JP2004510101A

JP2004510101A - 往復圧縮機のためのピストンストローク制限装置

Info

Publication number: JP2004510101A
Application number: JP2002532797A
Authority: JP
Inventors: リリー，デイートマー・エリツヒ・ベルンハルト
Original assignee: エンプレサ・ブラジレイラ・デイ・コンプレソレス・エシ・ア−エンブラク
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2004-04-02
Also published as: US20030183073A1; US6981851B2; CN1278038C; EP1322863B1; WO2002029251A1; SK4232003A3; BR0004859A; CN1473242A; AU2001291534A1; EP1322863A1

Abstract

シリンダヘッド４によって閉じられた、また、シリンダヘッドとピストン２頂部との間に圧縮チャンバ５を画定するシリンダ３内部で、往復するピストン２を含むタイプの、往復圧縮機のためのピストンストローク制限装置であって、この制限装置は、駆動素子４０とリリーフ弁６０とを備え、駆動素子は、ピストン２およびシリンダヘッド４によって画定される複数部分の１つに設けられ、圧縮チャンバ５内部に突き出て、圧縮ストロークの終わりで、ピストン２が基準位置を行き過ぎると、前記複数部分の他の部分に接触し、リリーフ弁６０は、圧縮チャンバ５を、実質的により低い動作圧力にある圧縮機の領域に連通させるリリーフ通路５０内に画定される、それぞれの弁座５１にリリーフ弁が着座する閉じられた状態から、ピストン２が、圧縮ストロークの終わりで前記所定の基準位置を行き過ぎると、駆動素子４０の作用によって、開いた状態に選択的に変位される。

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、往復圧縮機、詳しくは、リニアモータによって駆動され、冷蔵庫、冷凍庫、冷水器の小型冷蔵器具に使用されるタイプの往復圧縮機用の、ピストンストローク制限装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
リニアモータを備えた往復圧縮機では、ガスの圧縮機構は、シリンダ内部のピストンが、シリンダヘッドに対して接近し、離間する軸運動によって生じる。シリンダヘッドは、シリンダ端部に取り付けられ、シリンダ端部には、シリンダ内のガス注入口とガス出口とを制御する、吸気弁と吐出し弁とが配置される。
【０００３】
ピストンは、アクチュエータによって駆動され、アクチュエータは、リニアモータによって駆動される磁気構成要素を担持する。ピストンは、共振ばねに連結され、共振ばねと共に、また磁気構成装置と共に圧縮機の共振アセンブリを形成する。リニアモータによって駆動されるこの共振アセンブリは、直線往復運動を実行する機能を有し、これによって、シリンダ内部のピストン運動が、吸気弁から進入するガスに対して圧縮作用を及ぼすようになり、やがて前記ガスは、吐出し弁を経て、圧縮機が取り付けられた冷蔵システムの高圧力側に放出される。
【０００４】
圧縮機の動作条件の変動、またはその電圧源の変動によって、共振アセンブリが、ある所定の限界を超えて変位されることがあり、そこから、圧縮チャンバ内に依然残っているすきま容積分のガスの塊が、ピストンに対する余分のインペラとして作動し始め、その動作サイクルの振幅が増大し、ピストン頂部がシリンダヘッドと衝突し、圧縮機に損傷が生じる。
【０００５】
ピストンストロークの振幅を制御するいくつかの形態が、既に提示されており、その形態には、モータに供給される電流を、ピストン位置の関数として制御する、電子的なもの（米国特許第５，１５６，００５号、米国特許第５，３４２，１７６号、米国特許第５，４９６，１５３号、米国特許第５，４５０，５２１号、米国特許第５，５９２，０７３号）、あるいは、リリーフガスチャネル、または機械ばねもしくは空気ばねを含めることなどの（通常スターリング機械に使用される）機械的なものもある。ピストンの位置を正確に制御することが可能である電子制御は、極端にコスト高である上、機械的解決方法で起こるように、システムに固有の慣性を示す。このような慣性によって、時折衝撃が発生する。
【０００６】
（発明の概要）
したがって、本発明の目的は、詳しくはリニアモータによって駆動されるタイプの往復圧縮機のためのピストンストローク制限装置を提供することにあり、この装置は、圧縮の終わりで吐出しチャンバに到達しない、圧縮チャンバ内のガスの塊によってもたらされる、ピストンに対する推進作用を、圧縮ストロークの終わりで最小限に抑える。
【０００７】
この目的およびその他の目的が、往復圧縮機のためのピストンストローク制限装置によって達成され、前記圧縮機は、シリンダ内部で往復するピストンを含み、そのシリンダは、シリンダヘッドによって閉じられ、シリンダヘッドとピストン頂部との間に圧縮チャンバを画定する。ピストンストローク制限装置は、駆動素子と少なくとも１つのリリーフ通路とリリーフ弁とを備え、駆動素子が、ピストンおよびシリンダヘッドによって画定される複数部分の１つに設けられ、圧縮チャンバ内部に突き出て、圧縮ストロークの終わりで、ピストンが所定の基準位置を行き過ぎると、前記複数部分の他の部分に接触し、少なくとも１つのリリーフ通路が、弁座が設けられ、ピストンおよびシリンダヘッドによって画定される複数部分の１つに配置されて、圧縮チャンバを、実質的により低い動作圧力にある圧縮機の領域に連通させ、リリーフ弁が、絶えず、閉じられた状態に押しやられ、ピストンが、圧縮ストロークの終わりで、前記所定の基準位置を行き過ぎると、駆動素子の作用によって、選択的に開いた状態に変位されるように、それぞれの弁座に着座する。
【０００８】
本発明を、添付の図面を参照して、以下に説明する。
【０００９】
（図示する実施形態の説明）
本発明を、冷蔵システムに使用され、リニアモータによって駆動される往復圧縮機に関して説明する。このモータ圧縮機アセンブリは、圧縮機を、例えば冷蔵システムに連結する気密シェル１の内部に取り付けられる。図示する構造では、圧縮機は、シリンダ３の内部に設けられたピストン２を提示し、シリンダ３は、シリンダヘッド４によって閉じられ、シリンダヘッドとピストン頂部の間に圧縮チャンバ５を画定する。
【００１０】
圧縮機は、リニアモータによって駆動されるタイプである図示する構造では、ピストン２は、一般に筒状で、シリンダ３の外側にある作動手段６に結合され、リニアモータの通電によって軸方向に推進される磁気構成要素７を担持する。シリンダ３内部のピストン２の、シリンダヘッド４に対する離間運動および接近運動は、それぞれ、圧縮機の圧縮サイクルにおける、ガスの吸気動作と吐出し動作を決定する。ピストンの圧縮ストロークの終わりの状態は、圧縮機５内部のピストンの所定の基準位置によって規定され、図２から図４で破線によって示される、その位置を行き過ぎると、既述の欠陥が生じる。
【００１１】
図１の例によれば、シリンダヘッド４には、吸気オリフィスおよび吐出しオリフィスとが設けられる。吸気オリフィスは、圧縮チャンバ５の内部を、吸気チャンバ１０の内部に選択的に連通させる、吸気弁８が取り付けられ、吐出オリフィスは、吸気オリフィスと、圧縮チャンバ５の内部を、吐出しチャンバ２０に選択的に連通させる、吐出し弁９が取り付けられる。前記吸気弁８および吐出し弁９は、シリンダ３内のガス注入口とガス出口とを制御する。
【００１２】
ピストン２は、共振ばね３０に連結され、その共振ばねおよび磁気構成要素７と共に共振アセンブリを形成する。
【００１３】
本発明によれば、圧縮の終わりで、非圧縮ガスの吐出しチャンバ２０に対する推進作用によってもたらされる影響を最小限に抑えるために、本発明は、詳しくはリニアモータによって駆動されるタイプの往復圧縮機のためのピストンストローク制限装置を有する。ピストンストローク制限装置は、駆動素子４０と少なくとも１つのリリーフ通路５０とリリーフ弁６０とを備え、駆動素子４０が、ピストン２およびシリンダヘッド４によって画定される複数部分の１つに設けられ、圧縮チャンバ５の内部に突き出て、圧縮ストロークの終わりで、ピストン２が基準位置を行き過ぎると、前記複数部分の他の部分に接触し、少なくとも１つのリリーフ通路５０が、弁座５１が設けられ、ピストン２およびシリンダヘッド４によって画定される複数部分の１つに配置されて、圧縮チャンバ５を、例えば吸気チャンバ１０、または圧縮機の気密シェル１の内部などの、より低い動作圧力にある圧縮機の領域に連通させ、リリーフ弁６０が、例えば、弁座５１を画定するピストン２の一部またはシリンダヘッド４に着座したばね７０によって、絶えず、閉じられた状態に押しやられ、また、前記閉じられた状態で、前記弁座５１に着座して、ピストン２が、圧縮ストロークの終わりで、前記所定の基準位置を行き過ぎると、駆動素子４０の作用によって、選択的に開いた状態に変位される。以上に説明し、図示した構造では、ピストンストローク制限装置は、ただ１つの駆動素子４０しか有さず、それが、それぞれのリリーフ弁６０に作用するが、本明細書に提示する概念から、複数の駆動素子およびそれぞれのリリーフ弁を設けることが予見される。
【００１４】
本発明の図示する構造的形態によれば、駆動素子４０は、ピストン２のストローク終わりの所定の基準位置と、シリンダヘッド４との距離に対応する延長を提示する。
【００１５】
本発明の図示する構造的形態によれば、ピストン２は、その頂部に駆動素子４０を担持する。
【００１６】
図２に示す構造上の選択肢では、ピストン２には、例えば一体に組み込んで、駆動素子４０が取付けられる。この構造では、リリーフ通路５０は、シリンダヘッド４内に設けられ、弁座５１は、吸気チャンバ２０の内部に向いた、前記シリンダヘッド４の正面上に画定される。この構造では、リリーフ弁６０は、前記吸気チャンバ１０内に設けられた、また、絶えずリリーフ弁６０をリリーフ通路５０の閉じた位置に押しやるばね７０を加える着座面１１から、前記吸気チャンバ１０内部に取り付けられる。図２に示す構造上の選択肢では、リリーフ弁６０は、平らな円盤の形態である。
【００１７】
図３および図４の例によれば、駆動素子４０は、例えばリリーフ弁６０に組み込まれ、その軸を、前記リリーフ弁６０の軸と一致させて、またピストン２の軸と一致させて取付けられる。これらの構造では、リリーフ弁６０は、実質的にテーパつき本体の形態である。
【００１８】
図３に示す構造では、リリーフ弁６０は、吸気チャンバ１０内部で、その着座支持体１１に取り付けられ、リリーフ通路５０は、この構造では、シリンダヘッド４内に画定される。
【００１９】
図４の図示する構造では、駆動素子４０を担持するリリーフ弁６０は、ばね７０を介して、支持体８０上に取り付けられ、支持体８０は、ピストン２内に、その頂部からある所定距離をおいて取付けられ、または組み込まれ、その構造では、リリーフ弁５０用の弁座５１を画定するリリーフ通路５０は、ピストン２の頂部に設けられる。この構造では、リリーフ弁６０は、それが閉じられた状態で、ピストン２の頂部に画定された、気密シェル１の内部に対して開いた弁座５１に着座する。
【００２０】
支持体８０は、少なくとも１つの他のリリーフ通路５０をさらに提示し、ピストン２が、圧縮ストロークの終わりで、前記所定の基準位置を行き過ぎた場合に、リリーフ弁が、ばね７０の作用に抗して開かれると、圧縮チャンバ５の内部をシェル１の内部に連通させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術によって構築した、リニアモータを備えた往復圧縮機の部分の縦方向の径方向概略断面図である。
【図２】
本発明を実施する第１の方法によって構築した、リニアモータを備えた往復圧縮機の部分の縦方向の径方向概略断面図である。
【図３】
本発明を実施する第２の方法によって構築した、リニアモータを備えた往復圧縮機の部分の縦方向の径方向概略断面図である。
【図４】
本発明を実施する第３の方法によって構築した、リニアモータを備えた往復圧縮機の部分の縦方向の径方向概略断面図である。

Claims

往復圧縮機のためのピストンストローク制限装置であって、前記圧縮機が、シリンダ（３）内部で往復するピストン（２）を含み、シリンダ（３）は、シリンダヘッド（４）によって閉じられ、シリンダヘッドとピストン（２）頂部との間に圧縮チャンバ（５）を画定する、ピストンストローク制限装置において、
ピストンストローク制限装置が、駆動素子（４０）と少なくとも１つのリリーフ通路（５０）とリリーフ弁（６０）とを備え、
駆動素子（４０）が、前記ピストン（２）および前記シリンダヘッド（４）によって画定される複数部分の１つに設けられ、前記圧縮チャンバ（５）内部に突き出て、圧縮ストロークの終わりで、前記ピストン（２）が所定の基準位置を行き過ぎると、前記複数部分の他の部分に接触し、
少なくとも１つのリリーフ通路（５０）が、弁座（５１）が設けられ、前記ピストン（２）および前記シリンダヘッド（４）によって画定される複数部分の１つに配置されて、前記圧縮チャンバ（５）を、実質的により低い動作圧力にある前記圧縮機の領域に連通させ、
リリーフ弁（６０）が、絶えず、閉じられた状態に押しやられ、前記それぞれの弁座（５１）に着座して、前記ピストン（２）が、圧縮ストロークの終わりで、前記所定の基準位置を行き過ぎると、前記駆動素子（４０）の作用によって、選択的に開いた状態に変位されることを特徴とするピストンストローク制限装置。
少なくとも１つのリリーフ通路（５０）が、前記圧縮機の気密シェル（１）の内部と、前記圧縮機の吸気チャンバ（１０）とによって画定される複数部分の１つに対して開いていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記リリーフ弁（６０）が、前記ピストン（２）の一部に着座した、または前記弁座（５１）を画定する前記シリンダヘッド（４）に着座したスプリング（７０）によって、絶えず、閉められた状態に押しやられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記ピストン（２）が、ピストンの上方部分に、前記駆動素子（４０）を担持することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記ピストン（２）が、前記駆動素子（４０）を組み込むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
前記リリーフ弁（６０）が、前記ピストン（２）の内側にあることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
前記リリーフ通路（５０）が、前記ピストン（２）の頂部に設けられることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
前記リリーフ弁（６０）が、前記ピストン（２）内部の支持体（８０）に取り付けられ、前記圧縮機の前記気密シェル（１）の内部に対して開いた弁座（５１）に着座することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
前記シリンダヘッド（４）が、前記駆動素子（４０）を担持することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記リリーフ弁（６０）が、前記吸気チャンバ（１０）内部に取り付けられ、前記リリーフ通路（５０）が、前記シリンダヘッド（４）内に画定されることを特徴とする、請求項５または９のいずれかに記載の装置。
前記駆動素子（４０）が、前記ピストン（２）のストローク終わりの所定の基準位置と、前記シリンダヘッド（４）との距離に対応する延長分だけ、前記圧縮チャンバ（５）の内部に突き出ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記駆動素子（４０）が、前記リリーフ弁（６０）に取付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記駆動素子（４０）が、前記リリーフ弁（６０）の軸と一致する駆動素子の軸を提示することを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
前記リリーフ弁（６０）が、実質的にテーパつき本体の形態であることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
前記リリーフ弁（６０）が、平らな円盤の形態であることを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
前記駆動素子（４０）が、前記ピストン（２）の軸と一致する軸を提示することを特徴とする、請求項１に記載の装置。