| 【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
|
| 【要約】 |
【課題】可動コイルに接続されるリード線の断線が発生しにくい圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮ピストンを駆動するための可動コイルとハーメチックコネクタに設けられた電流導入端子とを接続するためのリード線３９として、撚り線３９ａに、ねじりが与えられたポーラスＰＴＦＥ被覆３９ｂを設けたもの（両端を固定しなかった場合、円弧状の形態をとるもの）を用いる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮ピストンが可動コイルによって駆動される圧縮機であって、前記可動コイルと圧縮機外殻に設けられている電流導入端子とを接続するために用いられているリード線が、両端を固定しない状態での形態が円弧状となる被覆を有する撚り線であることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】 前記リード線は、ねじりが与えられた被覆を有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】 前記被覆が、ポリテトラフルオロエチレンからなるポーラスな被覆であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧縮機。
【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の圧縮機を備えたことを特徴とする冷凍機。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮ピストンを駆動するために可動コイル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可動コイル（リニアモータ）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、図４に示したように、圧縮ピストン７１に対して固定された可動コイル７２に対して圧縮機外部から電流を供給するために、圧縮機外殻に電流導入端子７３が設けられている。そして、当該電流導入端子７３の圧縮機内部側の端と可動コイル７２とが、単線にポリイミド、ポリエステル等の被覆を施したリード線７４によって接続されている。
【０００３】なお、この構成の圧縮機においては、リード線７４の電気抵抗値が許容限度内であること（リード線７４がある程度の線径を有するものであること）が必要とされる。ただし、過度に線径を大きくした場合には、リード線７４の柔軟性が不足する結果として、可動コイル７２（圧縮ピストン７１）の動作が阻害されてしまう。このため、リード線７４の線径は、電気抵抗値、柔軟性の双方を考慮して決められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の圧縮機を組み立てる際には、元々は直線状であるリード線７４で、可動コイル７２と電流導入端子７３とを接続することになる。また、その際には、可動コイル７２の動作が阻害されないようにするために、リード線７４が円弧状の形態を取るように、リード線７２の各端が可動コイル７２、電流導入端子７３へ取り付けられる。従来の圧縮機では、この作業時に、リード線７４が、一部に応力が集中するような形態（すなわち、断線が発生しやすい形態）で取り付けられてしまうことがあった。
【０００５】また、リード線７４として、ポリイミド、ポリエステル等の比較的機械的強度の弱い被覆を有するものが用いられていた。このため、組立時や運転時に、リード線７４が他の部材と接触（摺動）することにより、被覆が損傷してしまうことがあった。そして、その損傷が、冷凍機の運転に伴い広がり、短絡等のトラブルが発生することがあった。
【０００６】このように、従来の圧縮機は、圧縮機内部に設けられるリード線に起因する障害が発生しやすいものとなっていた。
【０００７】そこで、本発明の課題は、リード線に起因する障害が発生しにく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、本発明では、圧縮ピストンが可動コイルによって駆動される圧縮機を構成するに際して、可動コイルと圧縮機外殻に設けられている電流導入端子とを接続するためのリード線として、両端を固定しない状態での形態が円弧状となる被覆を有する撚り線を用いる。
【０００９】すなわち、本発明の圧縮機は、可動コイルに電流を供給するために圧縮機内部に設けられるリード線として撚り線が使用される。撚り線のリード線は、同一抵抗の単線のリード線に比して柔軟性に富むので、本発明の圧縮機は、従来の圧縮機に比してリード線の断線が生じにくいものとなる。さらに、本発明の圧縮機は、リード線として、両端を固定しない状態での形態が円弧状となるものが使用される。従って、リード線が、その一部に応力が集中するような形態で取り付けられてしまうことがないので、この観点からも、リード線の断線が発生しにくいものとなる。
【００１０】なお、両端を固定しない状態での形態が円弧状となるリード線としては、例えば、撚り線に、ねじりを与えた被覆を設けたものを用いることができる。
【００１１】また、リード線の被覆としては、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene, PTFE）からなるポーラスな被覆を用いることが望ましい。このような被覆は、従来のポリイミド、ポリエステル被覆に比して機械強度が高いため、他の部材と接触しても損傷が発生することが少ない。また、柔軟であるため、可動コイルの動作を阻害しない。さらに、材料としての吸水率が低い上にポーラスであるため、アウトガスによって冷媒ガスが汚染されることもない。
【００１２】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。従って、本発明の冷凍機は、寿命が長い（圧縮機におけるリード線に起因する障害が生じにくい）冷凍機として機能する。
【００１３】
【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。
【００１４】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、それらを接続するキャピラリチューブ１２とからなる。
【００１５】図１（Ａ）に示したように、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、その一端に、外周に螺旋溝が形成された部分（以下、バネ座と表記する）を有するディスプレーサ２０、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。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。
【００１６】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。
【００１７】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円柱状の構造（バネ座）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。
【００１８】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。
【００１９】圧縮機１３は、左右対称な構造を有しており、図１（Ｂ）に示したように、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。
【００２０】センタ部３１には、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内の空間に繋がる空洞部５６が設けられている。また、センタ部３１には、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も設けられている。
【００２１】ハーメチックコネクタ４１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る。ハーメチックコネクタ４１には、その表面に螺旋溝が形成されたバネ座４２と２つの電流導入端子４３とが設けられている。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とを有する。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。
【００２２】また、圧縮機１３は、シリンダ部３２の空洞５８内に挿入された有底筒状の圧縮ピストン３４、環状溝５９に挿入された環状の可動コイル３６を備える。圧縮ピストン３４と可動コイル３６とは、部材３５によって相互に固定されている。なお、部材３５は、可動コイル３６が形成されるボビンとなっている。また、圧縮ピストン３４の内部最奥端には、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。
【００２３】さらに、圧縮機１３は、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４１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、コイル３６と電流導入端子４３とをつなぐリード線３９を備える。
【００２４】以下、図２、３を用いて、実施形態に係る圧縮機１３の、リード線３９が関係する部分の構成をさらに具体的に説明する。
【００２５】図２（Ａ）に示したように、リード線３９は、撚り線３９ａ（本実施形態では、線径０．０５ｍｍの銅線を２２本束ねた撚り線を３本束ねたもの）に、ポーラスＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene、ポリテトラフルオロエチレン）被覆３９ｂを設けたものである。また、ポーラスＰＴＦＥ被覆３９ｂは、矢印８１、８２で模式的に示してあるように、ねじりが与えられた被覆となっている。すなわち、リード線３９は、ポーラスＰＴＦＥ被覆３９ｂに与えられているねじりに因り、図２（Ｂ）に示してあるように、その両端が固定されていなかった場合に円弧状の形態をとるものとなっている。
【００２６】そして、図３に示したように、圧縮機１３では、このリード線３９を用いて、可動コイル３６と電流導入端子４３とが接続されている。すなわち、元々、円弧状の形態をとっているリード線３９の両端を、可動コイル３６と電流導入端子４３とに接続することによって、圧縮機１３は構成される。
【００２７】このように、実施形態に係る圧縮機１３は、撚り線３９ａに、ねじりが与えられたポーラスＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene、ポリテトラフルオロエチレン）被覆３９ｂを設けたリード線３９を用いて、可動コイル３６と電流導入端子４３との間の電気的接続が行われている。このリード線３９は、同一抵抗の単線のリード線に比して柔軟性に富み、また、その一部に応力が集中するような形態で取り付けられてしまうことがないので、圧縮機１３は、従来構成の圧縮機に比して、極めて、リード線３９の断線が発生しにくいものとなる。
【００２８】また、リード線３９の被覆がポーラスＰＴＦＥ被覆３９ｂであるので、リード線３９は、従来のポリイミド、ポリエステルエステル被覆に比して機械的強度が高いものとなっている。さらに、材料としての吸水率が低い上にポーラスであるので、アウトガスによって冷媒ガスが汚染されることもない。このように、リード線３９は、従来構成の圧縮機で生じていたリード線関連の問題が生じにくいものとなっているため、リード線３９を用いて構成された圧縮機１３、また、圧縮機１３を備える実施形態の冷凍機は、リード線関連の障害が生ずる確率が極めて低い装置として動作する。
【００２９】実際、上記構成の冷凍機を１０台製造し、寿命試験を行ったところ、９６００時間にわたる連続運転では、いずれの冷凍機においてもリード線の断線や被覆の破れは生じなかった。また、アウトガスによる冷媒ガスの汚染も認められなかった。
【００３０】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。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、リード線の断線が発生しにくいが故に、長期に渡って安定的に動作する圧縮機、冷凍機を得ることができる。
|
| 【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
|
| 【出願日】 |
平成１１年３月１７日（１９９９．３．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９８２３５
【弁理士】
【氏名又は名称】金井 英幸
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−２６６４１９（Ｐ２０００−２６６４１９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２９日（２０００．９．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−７１９６２ |
|