| 【発明の名称】 |
圧縮機及び冷凍機 |
| 【発明者】 |
【氏名】田口 芳人
【氏名】内田 年雄
【氏名】生田 義貴
【氏名】金尾 憲一
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| 【要約】 |
【課題】リード線の断線が生じにくい圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機１３を構成するために用いるハーメチックコネクタ４８として、圧縮機の内部側の先端がＬ字型に曲げられた電流導入端子４３を備えるものを用い、その曲げられた部分に可動コイルへのリード線３９を固定する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮ピストンと、前記圧縮ピストンがその内部を往復動するシリンダと、前記圧縮ピストンを前記シリンダ内で往復動させるための可動コイルと、前記圧縮ピストンと前記シリンダと前記可動コイルとを蔽うためのケース部材と、前記ケース部材と組み合わされて圧縮機の外殻を形成するハーメチックコネクタであって、前記ケース部材に対して固定された、２つの貫通穴が設けられた平板上のコネクタ母材と、それら２つの貫通穴のそれぞれに、前記コネクタ母材との間に絶縁体が挟まれた形態で取り付けられた電流導入端子であって、圧縮機内部側の先端に前記コネクタ母材の板面と平行となるように曲げられた部分である取付部を有する電流導入端子とを備えるハーメチックコネクタと、前記ハーメチックコネクタの各電流導入端子の前記取付部にその一端が取り付けられ、他端が前記可動コイルに接続されたリード線とを有することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】 前記ハーメチックコネクタの前記コネクタ母材は、前記２つの貫通穴が、その中心から等距離の位置に設けられた円盤状の部材であり、各貫通穴に設けられている前記電流導入端子の前記取付部は、その貫通穴と前記中心とを結んだ線分方向に直交する方向を向いていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】 請求項１または請求項２記載の圧縮機を備えたことを特徴とする冷凍機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハーメチックコネクタが用いられた圧縮機と、そのような圧縮機を用いて構成される冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、小型冷凍機で用いられる圧縮機には、圧縮ピストンの駆動にボイスコイルモータが用いられたものが存在している。そのような圧縮機では、ボイスコイルモータの構成要素である可動コイルに、圧縮機外部から電流を供給するために、ハーメチックコネクタと呼ばれる部材が用いられている。
【０００３】圧縮機で用いられているハーメチックコネクタは、図３にその断面を示したように、２つの貫通穴が設けられた円盤状のコネクタ母材７１と、それらの貫通穴内に固定された、アルミナなどからなるセラミックカラー７３で蔽われた棒状の電流導入端子７２とで構成されている。そして、圧縮機は、その一端が可動コイルに接続されたリード線７５の他端を、このハーメチックコネクタの電流導入端子７２に半田付け等によって固定することによって構成されている。なお、図３に示してある部材７４は、圧縮ピストンのシリンダ内での位置を制御するためのコイルバネのバネ座として機能する部材であり、コイルバネが逆側に取り付けられるタイプ（いわゆる、内バネ式）の圧縮機では、この部材７４が設けられていないハーメチックコネクタが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】周知のように、リード線を、棒状部材に半田付け等により固定する際には、リード線の先端と当該棒状部材とを平行にして半田付けを行うことが望ましい。また、圧縮機において、ハーメチックコネクタの電流導入端子に接続されるリード線は、その他端が可動コイルに接続されるものである。従って、リード線の電流導入端子への接続は、可動コイルの運動によりリード線に加わる応力がリード線の一部分に集中しない形態で行われることが望まれる。
【０００５】ハーメチックコネクタと可動コイルの間隔が比較的狭い状態で、上記両条件を満たすリード線の接続（固定）を行うのは極めて困難である。例えば、前者の条件を優先した場合には、電流導入端子への接続部分ではリード線がハーメチックコネクタ面に垂直な方向を向くことになるので、可動コイルまでのいずれかの部分（通常、電流導入端子近傍）でリード線が曲げられることになり、その曲げた部分に応力が集中してしまう。すなわち、この場合、その曲げた部分で断線が生じやすい圧縮機が得られてしまうことになる。また、後者の条件を優先して、リード線を電流導入端子に対して垂直に固定した場合には、半田付け作業が困難であることに加えて、半田付け部分が十分な強度を持たないものとなってしまう。
【０００６】さらに、小型冷凍機で用いられる圧縮機は、内部に高圧の冷媒ガスが封入されて使用されるものであるので、従来のハーメチックコネクタを用いて構成された圧縮機では、セラミックカラーと電流導入端子、セラミックカラーとコネクタ母材との接合部分が劣化した場合などに、電流導入端子、あるいは、電流導入端子とセラミックカラーとが、コネクタ母材から飛び出してしまうことも考えられる。
【０００７】そこで、本発明の課題は、リード線の断線がより生じにくく、かつ、異状時に、電流導入端子等が本体から外れて飛び出すことがない圧縮機と冷凍機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の圧縮機は、圧縮ピストンと、圧縮ピストンがその内部を往復動するシリンダと、圧縮ピストンをシリンダ内で往復動させるための可動コイルと、圧縮ピストンとシリンダと可動コイルとを蔽うためのケース部材と、ケース部材と組み合わされて圧縮機の外殻を形成するハーメチックコネクタであって、ケース部材に対して固定された、２つの貫通穴が設けられた平板上のコネクタ母材と、それら２つの貫通穴のそれぞれに、コネクタ母材との間に絶縁体が挟まれた形態で取り付けられた電流導入端子であって、圧縮機内部側の先端に、コネクタ母材の板面と平行となるように曲げられた部分である取付部を有する電流導入端子とを備えるハーメチックコネクタと、ハーメチックコネクタの各電流導入端子の取付部にその一端が取り付けられ、他端が可動コイルに接続されたリード線とを備える。
【０００９】すなわち、本発明の圧縮機は、圧縮機内部側の先端に、コネクタ母材の板面と平行となるように曲げられた取付部を有する電流導入端子を持つハーメチックコネクタを用い、当該取付部と可動コイルの間にリード線を取り付けることによって構成されるので、リード線先端が取付部に理想的に固定され、リード線に応力が集中する部分が存在しない状態で動作することになる。換言すれば、本発明の圧縮機は、リード線の破断が生じにくい圧縮機として動作することになる。
【００１０】本発明の圧縮機を実現する際には、ハーメチックコネクタとして、コネクタ母材が、２つの貫通穴が、その中心から等距離の位置に設けられた円盤状の部材であり、各貫通穴に設けられている電流導入端子の取付部が、その貫通穴と中心とを結んだ線分方向に直交する方向を向いているものを用いることができる。
【００１１】そして、本発明の冷凍機は、上記構成の圧縮機を用いて構成されるので、寿命が長い（圧縮機におけるリード線の破断に起因する障害が生じにくい）冷凍機として機能することになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】図１に、本発明の一実施形態に係る冷凍機の構成を示す。図から明らかなように、実施形態の冷凍機は、いわゆる、スプリット型スターリング冷凍機であり、膨張機（コールドヘッド）１１と圧縮機１３と、それらを接続したキャピラリチューブ１２とからなる。
【００１４】膨張機１１は、熱交換のための蓄冷材（金網など）を収納した円柱状のディスプレーサ２０、及び、ディスプレーサ２０がその内部を往復動するシリンダパイプ２１を備える。ディスプレーサ２０の一方の端には、外周に螺旋溝が形成された部分（以下、バネ座と表記する）が形成されている。
【００１５】また、膨張機１１は、コールドチップ２２とシリンダホルダ２３とホルダキャップ２４とコイルバネ２５とを備える。コールドチップ２２は、シリンダパイプ２１の一端を塞ぐことができる形状を有する部材であり、銀ろう付け等によりシリンダパイプ２１に固定される。シリンダホルダ２３は、熱伝導度の良い材料からなる部材であり、シリンダパイプ２１が銀ろう付け等により固定される柱状空洞６０と、膨張機１１内の空間をキャピラリチューブ１２を介して圧縮機内の空間に連絡するための空洞６１を有する。
【００１６】ホルダキャップ２４は、シール部材２７を挟んだ形でシリンダホルダ２３にボルト（図示せず）によって固定されることにより、膨張機１１内に、キャピラリチューブ１２を介してのみ外界（圧縮機の内部空間）と連絡される空間を形成する。また、ホルダキャップ２４は、シリンダホルダ２３に取り付けられる側の面に、その外周に螺旋溝が形成された部分（以下、バネ座と表記する）を有する部材ともなっている。なお、当該バネ座は、ホルダキャップ２４がシリンダホルダ２３に取り付けられたときに、シリンダパイプ２１内のディスプレーサ２０のバネ座と同軸になるように形成されている。
【００１７】コイルバネ２５は、ディスプレーサ２０のシリンダパイプ２１内での位置を制御するためのバネであり、コイルバネ２５の両端は、それぞれ、ホルダキャップ２４のバネ座とディスプレーサ２０のバネ座に取り付けられている。
【００１８】圧縮機１３は、左右対称な構造を有しており、センタ部３１、センタ部３１の各面に対して固定されたシリンダ部３２と耐圧ケーシング４０、耐圧ケーシング４０に対して固定されたハーメチックコネクタ４８を備える。
【００１９】センタ部３１は、圧縮機１３内に冷媒ガス（通常、ヘリウム）を導入するための、プラグ４５によってシールが行われるガス導入部５５、圧縮空間５２（シリンダ部３２と圧縮ピストン３４で画定される空間）をキャピラリチューブ１２を介して膨張機１１内の空間に繋げる空洞部５６等が設けられた部材である。
【００２０】ハーメチックコネクタ４８は、耐圧ケーシング４０とともに、シリンダ部３２等が収容される密閉空間を形成する部材であり、円盤状のコネクタ母材４１を中心として形成された、２つの電流導入端子４３を備えた部材（詳細は後述）となっており、ハーメチックコネクタ４８の内面（圧縮機内部側に向けられる面）には、その外周に螺旋溝が形成された円柱状のバネ座４２が取り付けられている。シリンダ部３２は、センタ部３１の空洞部５６に繋がる円柱状の空洞５８と、空洞５８と同心円状の溝５９とを有し、シリンダ部３２には、溝５９の外側内壁をなすように環状のマグネット３３が取り付けられている。
【００２１】また、圧縮機１３は、シリンダ部３２の円柱状空洞５８内に挿入された圧縮ピストン３４、環状溝５９に挿入された環状の可動コイル３６、圧縮ピストン３４と可動コイル３６とを相互に固定するための部材３５を備える。圧縮ピストン３４には、その外周に螺旋溝が形成された円柱状のバネ座３７が、バネ座４２と同軸となるように取り付けられている。さらに、圧縮機１３は、可動コイル３６と電流導入端子４３とをつなぐリード線３９、圧縮ピストン３４に固定されたバネ座３７とハーメチックコネクタ４８に固定されたバネ座４２とにその両端が取り付けられたコイルバネ３８を備える。
【００２２】以下、図２を用いて、圧縮機１３の、ハーメチックコネクタ４８関連の構成をさらに具体的に説明する。なお、図２（Ａ）は、ハーメチックコネクタ４８の断面図であり、図２（Ｂ）は、ハーメチックコネクタ４８に備えられている電流導入端子４３の説明図、図２（Ｃ）は、ハーメチックコネクタ４８の圧縮機内部側から見た平面図である。
【００２３】図２（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、ハーメチックコネクタ４８は、その中心に対して回転対象な位置に、２つの貫通穴が設けられた円盤状のコネクタ母材４１と、それらの貫通穴内に固定された、アルミナなどからなるセラミックカラー４４で貫通穴との接続部分が蔽われた電流導入端子４３とで構成されている。また、ハーメチックコネクタ４８は、その圧縮機内部側の先端にコネクタ母材４１の板面とほぼ平行になり、かつ、動径方向を向くように曲げられた部分４３ａ（以下、取付部４３ａと表記する）を有する電流導入端子４３が用いられたものとなっている。そして、可動コイル３６へのリード線３９を、電流導入端子４３の取付部４３ａに半田付け等で固定することによって、圧縮機１３は構成されている。
【００２４】このように、実施形態に係る圧縮機１３は、先端部分が曲げられた電流導入端子４３を有するハーメチックコネクタ４８を用い、その先端部分と可動コイルの間にリード線を取り付けることによって構成されているので、リード線先端が電流導入端子４３に理想的に固定され、リード線３９に応力が集中する部分が存在しない状態で動作する。すなわち、リード線３９の断線が生じにくい状態で動作する、換言すれば、長時間に渡って安定的に動作する圧縮機となっている。また、電流導入端子４３の圧縮機内部側の部分がＬ字型に曲げられているので、たとえ、セラミックカラー４４がコネクタ母材４１からはずれても、電流導入端子４３が圧縮機から外れてしまうことがない。従って、安全に運転できる圧縮機となっている。
【００２５】なお、実施形態として示した圧縮機は、いわゆる外バネ式の圧縮機であったが、本技術を内バネ式の圧縮機に適用しても良い。また、実施形態の冷凍機は、スターリング冷凍機であったが、本技術を、パルスチューブ冷凍機に適用しても良いことは当然である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、長時間に渡って使用してもリード線の断線が生じにくく、かつ、安全に運転できる圧縮機、冷凍機を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１０７
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月３日（１９９９．３．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９８２３５
【弁理士】
【氏名又は名称】金井 英幸
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５７９７１（Ｐ２０００−２５７９７１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２２日（２０００．９．２２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−５５２１７ |
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