無油リニアコンプレッサーのピストンとシリンダー間の隙間漏れを低減し、コンプレッサーの密閉性能を向上させるために、本研究ではリニアコンプレッサー自由ピストンの隙間シールに適用可能な矩形迷路構造を提案した。自由ピストン、作動室、ピストンの半径方向隙間および背面室構造を含む過渡数値モデルを構築し、迷路空洞の特徴寸法や空洞の幅、深さおよび間隔が密閉性能に与える影響を検討した。研究結果から、迷路空洞の特徴寸法に最適値が存在し、特徴寸法が0.2mmのときに純漏れ率が0.798%まで低減されたことが示された。単一迷路シール構造パラメータを検討したところ、空洞の幅が0.2mm、深さが0.1mm、間隔が0.2mmのときに迷路シールの総合性能が最良であった。また、本研究では迷路シールと隙間シールの漏れ抑制性能の比較解析も行い、迷路シール構造が瞬間的な隙間質量流量を著しく低減し、漏れ損失の抑制効果がより顕著であることを示し、高圧比下でその効果がさらに顕著になることを示した。圧力比6.0の条件下で、迷路シール構造の純漏れ率は約46.52%減少した。研究結果は無油リニアコンプレッサーの非接触シール構造設計およびパラメータ最適化の理論的基盤を提供するものである。

バルブ付きリニアコンプレッサー;迷路シール;隙間漏れ;数値シミュレーション;密閉性能