JP2006524299A - リニアコンプレッサの共振周波数を調節するシステム - Google Patents

Abstract

リニアコンプレッサの共振周波数を調節するシステムであって、外殻の内部に、リニアモータ２０と、シリンダ１と、シリンダ１内で往復するピストン１０と、ピストン１０をリニアモータ２０に作動状態で結合する起動手段９とを備え、前記システムが、リニアモータ２０に、放出時の気体圧力に関連するリニアモータ２０の作動状態で加えられる負荷を検出する検出手段Ｄと、前記作動状態に応じて、共振アセンブリの質量およびピストン１０の平均ストロークに関連する値のうち少なくとも一方を、給電周波数に対応する共振アセンブリの機械的共振周波数の値へと変更することによって、周波数調節を画定するために、検出手段Ｄおよび共振アセンブリと作動状態で関連する周波数調節手段とを備える。

Description

本発明は冷蔵庫、冷凍庫、噴水などの小型冷却機器で使用するタイプのリニアコンプレッサの共振周波数を制御し、調節するシステムに関する。

リニアコンプレッサは、前記コンプレッサが冷却すべき気体負荷がない状態（無負荷状態）で、つまり気体を給送していない状態で作業している場合に、そのコンプレッサの可動構成要素の質量によって、およびばね定数によって画定された機械的共振周波数を呈する。コンプレッサの質量ばねシステムの機械的共振周波数は、その質量ばね計画に対応しており、コンプレッサの機械的固有共振周波数を定義する。

コンプレッサの作動中の機械的共振周波数は、決定された圧力比で気体を給送する状態で（前記圧力比は、吐き出し圧力を吸引圧力で割った値と定義される）、コンプレッサの圧縮室内にある冷却流体の圧縮による気体ばね効果から影響を受け、この効果は圧力／デッドボリュームの比率に応じて高くなるか、低くなる。

コンプレッサの質量ばねシステムは、位置に応じて、電力システムの電気供給周波数に非常に近い、つまり約５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの機械的共振周波数を呈するように設計される。この目的を達成することを運転同調と呼ぶことができる。

コンプレッサの機械的共振周波数と電力システムの給電周波数との同調状態では、コンプレッサに供給しなければならないエネルギーは、基本的に気体圧縮のために消費するエネルギーと、作動中の可動部品間の摩擦で消費されるエネルギーとの合計である。

知られているコンプレッサの設計は通常、電力システムの給電周波数より低い負荷を考慮しないと、機械的固有共振周波数を有する質量ばねシステムを呈する。

冷却システムの作動中に効率的であるために、リニアコンプレッサは、コンプレッサのモータに供給される電気周波数と等しいか、少なくともほぼ等しい機械的共振周波数を有していなければならない。この状態で、エネルギーの蓄積と解放とが平衡し、同調した作動状態を確立するからである。同調していない状態でコンプレッサが作業すると、動作し続け、圧縮作業を生じるために、さらにエネルギーを受け取る必要がある。

冷却システムのコンプレッサの作動中に給送される気体は、コンプレッサの質量ばねシステムにおいて追加のばねとして作用し、その機械的共振周波数を変更して、機械的共振周波数を電力システムの給電周波数の値から上方向または下方向に発散できる値へと移行する。この追加のばね、つまり気体ばねは、圧力／デッドボリュームの比率の関数である平均定数を呈する。気体をシリンダから外方向へと圧縮すると、圧縮エネルギーの一部が機械的システムに戻って、作業を機械的システムに送出して戻し、その結果、ばね効果になる。圧力比が増加する状態では、気体ばね効果が増強され、機械的共振周波数を増加させる。デッドボリュームが増加する状態では、コンプレッサの容量が減少すると、気体ばね効果も増強され、機械的共振周波数を増加させる。

冷却システムでは、圧力は冷却機器の内部に存在する熱負荷、つまりその内部に存在して熱を生成し、システムが除去しなければならない熱負荷の源と、冷却器が配置されている環境の温度とに依存する。というのは、この環境の温度が高い場合は、凝縮器の温度が環境の温度より高くなければならないからである。凝縮器は、冷却機器によって冷却されているものの外部にある環境に熱を伝達しなければならないからである。

比較的暖かい日、さらに冷却すべき負荷が多くなった状態では同様に、気体圧縮圧力が上昇し、コンプレッサは、冷却システムが冷却中の媒体から熱を除去できるように、さらに作業しなければならない。冷却システム中の圧力変動は、コンプレッサの容量を変化させ、その機械的共振周波数と電力システムの給電周波数との同調状態を変更する。

決定された状況では、コンプレッサ内の電気的周波数と機械的周波数との平衡が失われると、機械的周波数のための、気体の給送を維持するために、エネルギーの要求量が高くなる。

冷却機器がオフ状態からオン状態へと移行する状況では、この機器の冷却システムが高い圧力ピークを受け、最大給送容量がコンプレッサの機械的共振周波数を増加させる状態であり、前記機械的共振周波数と電力システムの給電周波数との不均衡を引き起こす。このような状態で、コンプレッサのモータは、電力システムのそれと同じ周波数で機構を維持するために作動力を増加しなければならない。モータ歩留まりは作動させる作動力の関数であるので、機械的共振周波数が電力システムの給電周波数と等化されていない場合は常に、モータ効率の損失がある。

先行技術の解決法から、作動中のコンプレッサの機械的共振周波数で給電周波数を調節することが知られている。前記解決法の１つでは、周波数の調節が電子的平衡によって達成され、電力システムの周波数を整流し、次に機械的システムに生じる変化に従って周波数を変更する。

この概念における特定の解決法では、コンプレッサモータの速度を変更することによって、電子的平衡を達成する（ブラジル特許第ＰＩ９６０１５３５−７号明細書）。しかし、この解決法には費用がかかり、エネルギー損がある。

知られている先行技術の解決法には、機械的共振周波数を調節するために、作動状態にて前記周波数を補正し、その後に電力システムの給電周波数と実質的に等しくすることができるものがない。

したがって、リニアコンプレッサの共振周波数を調節するために、電子制御システムの高い費用および高いエネルギー損を出さずに、少なくとも決められた作動状態において、コンプレッサの機械的共振周波数をコンプレッサの給電周波数に実質的に近い値へと制御し、移行させるシステムを提供することが、本発明の目的である。

作動中にコンプレッサのデッドボリュームを最小値に維持し、最少のエネルギー損で適切な容積歩留まりを維持する上述したようなシステムを提供することが、本発明のさらなる目的である。

以上およびその他の目的は、リニアコンプレッサの機械的共振周波数を調節するシステムで、外殻内に、所定の給電周波数を呈するＡＣ電流を供給されるリニアモータと、弁板で閉鎖された圧縮室を内部に画定するシリンダと、連続的な吸引および圧縮ストロークにてシリンダ内で往復するピストン、およびピストンをリニアモータに作動状態で結合する起動手段によって画定される共振アセンブリとを備えるシステムを通して達成される。本発明の機械的共振周波数を調節するシステムは、コンプレッサのリニアモータに、放出時の気体圧力に関連するリニアモータの作動状態で加えられる負荷を検出する検出手段と、コンプレッサの放出時に気体で検出される作動状態の関数として、共振アセンブリの質量およびピストンの平均ストロークに関連する値のうち少なくとも一方を、給電周波数に対応する共振アセンブリの機械的共振周波数の値へと変更し、各圧縮ストロークの最後にピストンと弁板の間の最短距離を変更しない状態で維持することによって、周波数調節を画定するために、検出手段および共振アセンブリと作動状態で関連する周波数調節手段とを備える。

本発明を、添付図面に関して以下で説明する。

本発明を、冷却システムで使用するタイプのリニアモータによって駆動され、気密性外殻（図示せず）内に、一方端が弁板２によって閉鎖され、内側には連続的な吸引および圧縮ストロークで往復するピストン１０が設けられているシリンダ１を含むモータコンプレッサアセンブリを備える往復コンプレッサに関して説明する。

従来の構造では、外殻の内部下部分が、コンプレッサの潤滑油の溜めを画定する。

弁板２内には、シリンダ１内でピストン１０の頂部と弁板２の間に画定された圧縮室ＣＣと、コンプレッサを含む冷却システムの低圧側および高圧側と流体連絡した状態で維持されるシリンダ頭部７の個々の内部分との選択的な流体連絡を可能にするために、吸引弁５および放出弁６によって個々に、かつ選択的に閉鎖されるコンプレッサの吸引オリフィス３および排出オリフィス４が画定される。

添付図面で図示されるように、コンプレッサはさらにリニアモータ２０を備え、これはシリンダ１およびピストン１０の周囲に装着され、磁石２２が挿入されて、リニアモータ２０に通電すると軸方向に推進される内部積層２１の積み重ね、および外部積層２３の積み重ねを含む。

図示の構造では、コンプレッサはさらに、共振アセンブリをコンプレッサの非共振アセンブリＣに結合して、ピストン１０の変位方向で軸方向に弾性変形可能な従来通りのばね手段８と、磁石２２を担持する起動手段９とを備え、前記起動手段９は、ピストン１０をリニアモータに作動状態で結合し、前記ピストン１０およびばね手段８で、コンプレッサの共振アセンブリを画定する。

リニアモータ２０は、事前に決定されている給電周波数を呈する電流が供給され、これは例えば約５０Ｈｚまたは６０Ｈｚで、電力システムの給電周波数に概ね対応する。

本発明によると、コンプレッサの機械的共振周波数とその給電周波数との調節は、周波数を調節するシステムを通して達成され、これは一般的に、作動状態でコンプレッサのリニアモータ２０に加えられ、放出時の気体の圧力に関連する負荷を感知する検出手段Ｄと、周波数調節手段とを備え、周波数調節手段は、共振アセンブリの質量およびピストン１０の平均ストロークに関する値のうち少なくとも１つを、給電周波数に対応する共振アセンブリの機械的共振周波数の値に変更し、各圧縮ストロークの最後でピストン１０と弁板２の間の最短距離を変更しない状態を維持することによって、コンプレッサから放出される圧縮気体について検出される作動状態、例えば、コンプレッサの放出時に圧縮される気体の圧力および温度、およびリニアモータ２０の作動電流という状態のうち少なくとも１つに対応して、周波数調節を定義するように、作動状態で検出手段Ｄおよび共振アセンブリに関連する。

以下で説明する１つの実施形態では、本発明の調節システムは、ピストン１０の平均ストロークの変更、および共振アセンブリの質量の変更に関する作動のうち一方を提供するように調節手段に命令するために、作動状態であるコンプレッサの放出時の気体の圧力および温度、およびリニアモータ２０の作動電流のうち１つに関する情報を検出手段から受信するために、検出手段Ｄおよび調節手段の両方と作動状態で接続された制御ユニット３０を備える。

冷却システムでは、圧力は、冷却システムが除去すべき熱で、媒体の温度を画定する熱を発生する冷却機器の内側に見られる熱負荷に依存し、媒体の温度が高いほど、熱を前記媒体に伝達するように、凝縮器の温度は高くなければならない。冷却システム内の圧力は連続的に変化し、このような変化を補償するために、コンプレッサの容量を変更することが必要である。

冷却機器、例えば冷却器がオフ状態からオン状態に移行する状況で、冷却システムは高い圧力ピークを経験し、機械的共振周波数が増加する。

これに対して、リニアモータ２０に加えられる負荷の変動は、電流の位相／強度の変動を誘発し、その機構の力学的性質は、以下のパラメータ、つまり変位、速度または加速度のうち１つによって規定される。

給電周波数に合わせた機械的共振周波数の調節は、以下によって達成される。つまり、
− 圧力比が上昇すると、機械的共振周波数が増加することを考慮して、放出圧力／吸引圧力の比率を変更し、
− ストロークが増大すると、機械的共振周波数が減少することを考慮して、ピストン１０のストロークを変更し、
− デッドボリュームが増加すると、機械的共振周波数が増加することを考慮して、デッドボリュームを変更し、
− ピストン１０の質量が増加すると、機械的共振周波数が減少することを考慮して、ピストン１０の質量を変更する。

本発明は、共振を調節するシステムを提供し、これはピストン１０の平均ストロークおよびコンプレッサの共振アセンブリの質量に関する値のうち少なくとも１つを使用し、冷却システムが要求する臨界条件を最小のデッドボリュームで克服するために、高い圧力比条件で作業するようにコンプレッサを同調させる。

図２から図７で示した本発明の構造的形態によると、共振アセンブリの機械的共振周波数の望ましい調節は、ピストン１０の作動平均ストロークを変更する調節手段によって実行され、これは吸引ストロークの最後でピストン１０の死点を変更することによって獲得される。

図２から図６で示す実施形態では、吸引ストロークの最後でピストン１０の死点を変更することは、インペラＩの形態の調節手段によって実行され、これは例えば液圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、および機械的アクチュエータなどによって画定することができ、これは、ピストン１０のストロークにいかなる変更も生じない非作動状態と、給電周波数に合わせて共振アセンブリの機械的共振周波数を調節するためにピストン１０のストロークを変更する作動状態との間で制御ユニット３０によって駆動されるように、作動状態で共振アセンブリおよび制御ユニット３０に結合される。

インペラＩが液圧アクチュエータ４０である図２の実施形態では、液圧アクチュエータは、コンプレッサの非共振アセンブリＣの一部内に画定されたシリンダＣ１、およびばね手段８に作動状態で結合したプランジャを有し、液圧アクチュエータ４０は、コンプレッサ外殻の内部または外部に設けた釣り合い流体の溜めと適切なダクトＤ１を通して直接に流体連絡した状態で維持される。本発明の１つの実施形態では、釣り合い流体はコンプレッサの潤滑油である。

インペラＩが空気圧アクチュエータ５０である実施形態では、空気圧アクチュエータを、非圧縮性の釣り合い流体で気体などの圧縮性流体を置換するだけで、図２で示した液圧アクチュエータ４０に関して説明したように構築することもできる。１つの建設的解決法では、空気圧アクチュエータ５０を作動させる気体は、外殻内に存在する冷却気体である。

図３で示す本発明の１つの実施形態では、空気圧アクチュエータ５０は、非共振アセンブリＣおよびばね手段８に作動状態で結合された蛇腹の形態である。

気づかれるように、吸引ストロークの最後でピストン１０の吸引死点を相応して変化させるために、液圧または空気圧アクチュエータの内部加圧を上昇させるか、下降させるかすると、個々のピストン４１または５１の所定の軸方向変位を達成することができる。吸引死点の変化は、冷却システムの作動状態の変化に応じて、前記周波数の変化を補償することができる共振アセンブリの機械的周波数の変化を生じるために必要である。ピストン１０のストロークのこのような変更は、圧縮ストロークの最後でピストンの死点を、つまり圧縮室ＣＣのデッドボリュームを変更しない状態で維持するように実行される。

図４ａから図６の図によれば、インペラＩは機械的アクチュエータであり、非共振アセンブリＣおよびばね手段８に作動状態で結合し、モータまたは液圧または空気圧アクチュエータの形態の駆動手段Ｍによって作動し、これは前記機械的アクチュエータを様々な作動位置へと移動させる。

本発明の１つの実施形態では、駆動手段Ｍは、ピストン１０の平均ストロークを変更する命令を制御ユニット３０から受信するように、制御ユニット３０に作動状態で接続された電気モータである。

図４ａで示す実施形態では、機械的アクチュエータ６０はリニア変位部６１のカムの形態であり、これには例えば吸引ストロークの最後でピストン１０の死点に様々な位置を画定するように寸法決定された段６２を設ける。図示の構造では、リニア変位部６１のカムは、吸引ストロークの最後にピストン１０の死点に対して２つの異なる位置決めレベルを画定する２つの段６２を有し、前記段６２は、斜面６３を通して相互に接合される。

この実施形態では、リニア変位部６１のカムは滑動部６４に対して作用し、これは軸方向に動作可能であり、共振アセンブリＣのばね手段８上に配置されたカム従動子を画定する。滑動部６４は、非共振アセンブリＣに組み込まれた案内手段６５の内部で実行される軸方向の変位を有する。

この図示の例では、滑動部は、リニア変位部６１のカムと対面する滑動部６４の表面に組み込まれた凸状表面を有する部分のような接触部分６４ａを担持し、前記凸状表面は、図示のように球形の小型丸突起（ｃａｌｏｔｔｅ）である。

図４ｂは、本解決法の異なる構造を示し、その機械的アクチュエータ６０は、リニア変位部６１’のカムの形態であり、滑動部６４に関して説明したようなカム従動子を画定して軸方向に動作する滑動部６４’の対面する傾斜表面６６に滑動状態で位置する斜面６３’を呈する。図４ａで示した構造に関して説明したように、この構造では、滑動部６４’は共振アセンブリのばね手段８上に位置する。別の構造では、図５で示すように、機械的アクチュエータ７０はロータリカム７１の形態であり、連続的な斜面７１ａを呈し、これは、吸引ストロークの最後でピストン１０の死点の様々な位置を連続的に画定するように寸法決定され、前記ロータリカム７１は、非共振アセンブリＣの隣接部分に装着され、滑動部７２に作用して、共振アセンブリのばね手段８上に位置するカム従動子を画定し、前記滑動部７２にも連続的な斜面７３を設け、これに対してロータリカム７１の連続的斜面７１ａを滑動状態で配置する。

図６で示す構造では、機械的アクチュエータは機械的止め手段８０の形態であり、非共振アセンブリＣにねじ込まれ、吸引ストロークの最後で、駆動手段Ｍによって長手方向軸線を中心に回転すると、ピストン１０の死点を変更するために、共振アセンブリに作動状態で結合される。

図２から図６で、さらに以下で検討する図８で示したこれらの建設的解決法では、吸引ストロークの最後にピストン１０の死点を変更することは、制御ユニット３０によって、制御ユニット３０が検出手段Ｄから受信した情報に応じて命令される。

図７で示す本発明の建設的形態では、吸引ストロークの最後のピストン１０の死点は、コンプレッサの放出時における気体圧力変動によって自動的に変更される。

この構造では、インペラＩは空気圧アクチュエータ９０であり、例えば図２で示した液圧アクチュエータに関して説明したように構築され、非共振アセンブリＣに組み込まれたシリンダ９１と、シリンダ９１内で軸方向に変位可能であり、共振アセンブリのばね手段８が配置される可動止め手段として作動するプランジャ９２とを呈する。

この構造では、プランジャ９２の変位は、冷却システムで使用する冷却ガスによってシリンダ９１の加圧を上下させて実行する。

図７で示す構造では、シリンダ９１の閉じた端部に少なくとも１つの開口９３を設け、これは密封手段１１０を収容する制御弁１００の本体内部と流体連絡した状態で維持され、密封手段は、コンプレッサの放出時にはシリンダ９１の開口９３を遮断し、シリンダ９１の内部をコンプレッサ外殻の内部と連絡させるために、それぞれ閉鎖位置、加圧位置、および圧力解除位置の間で選択的に変位する。

制御弁１００は少なくとも２つの通路１０１を呈し、その一方はコンプレッサ外殻の内部に対して開放し、前記通路１０１の他方は、制御弁１００の内部における密封手段１１０の変位に応じて、シリンダ９１の内部とコンプレッサ外殻の内部との流体連絡を選択的に可能にするように、シリンダ９１の閉端部の個々の開口９３に対して開放するように画定される。

密封手段１１０で開口９３を閉鎖すると、プランジャ９２を安定位置に維持し、ピストン１０の決定されたストロークを画定することができる。放出圧力の上昇が生じると、密封手段は、シリンダ９１の内部をコンプレッサ外殻と連絡するために、圧力解放位置へと自動的に変位して、その減圧を十分に促進し、ピストン１０の平均コースを増加させることによって機械的共振周波数を相応して低下させる。プランジャ９２は、シリンダ９１の閉端部に向かって軸方向に変位する。

これに対して、コンプレッサの放出圧力の減少が生じると、密封手段１１０が加圧位置へと自動的に変位し、開口９３と制御弁１００の通路とを位置合わせすることによってシリンダ９１の内部をコンプレッサの放出部と連絡させ、プランジャ９２をシリンダ９１の開端部に向かって変位させるのに十分なほどシリンダ９１の加圧の程度を促進し、それによってピストン１０の平均ストロークを減少させ、その結果、機械的共振周波数を増加させて、放出時の圧力低下によって引き起こされた機械的共振周波数の低下を補償する。

様々な作動位置間の密封手段１１０の変位は、第１方向では、放出気体圧力によって生成される力とは反対の方向で密封手段１１０に作用する放出圧力自体によって遂行される。

図示の例では、密封手段１１０は内部通路１１１を設けた滑動部の形態をとり、これは図示の制御弁１００の構造に設けた各通路１０１に対して密封手段１１０の前記通路１０１を位置合わせするか、位置合わせ解除するために、放出気体圧力および復帰弾性手段２０によって一方向および他の方向にリニア変位する。吸引ストロークの最後でピストン１０の死点を変更することによって得られるピストン１０の作動時平均ストロークの変形を表す構造では、本解決法は、例えばコンプレッサによって圧縮された気体の温度（または圧力）上昇が検出されると、インペラ手段Ｉが自動的に、または制御ユニット３０の命令によって、機械的共振周波数がコンプレッサの給電周波数に合わせて調節されるまで、コンプレッサの共振アセンブリの機械的共振周波数を対応して上昇させるのに十分な値だけ、ピストン１０の平均ストロークを減少させるように共振アセンブリに作用する。

コンプレッサによって圧縮された気体の温度（または圧力）が低下した場合は、ピストン１０の平均ストロークを増加させて、その結果、コンプレッサの機械的共振周波数を減少させるために、推進手段が共振アセンブリに作用する。ピストン１０の平均ストロークのこのような変更は、圧縮ストロークの最後にピストン１０の死点、つまり圧縮室ＣＣ内のデッドボリュームを変更しない状態で維持するように実行される。

図８で示す実施形態では、コンプレッサの周波数調節は、例えばピストン１０および起動手段９によって画定された部品のうち少なくとも１つの質量を変更することによって、共振アセンブリの質量を変更する調節手段によって遂行される。この解決法では、変更は、検出手段から受信した情報の関数として制御ユニット３０によって命令される。

本発明によると、質量が変更される共振アセンブリの各部分は、釣り合い流体を含み、コンプレッサ外殻の内部または外部に画定された釣り合い流体溜めとの流体連絡を維持する内室１１を備え、共振アセンブリの質量の変化は、内室の内部の流体質量を変更することによって遂行される。

図示の構造では、共振アセンブリの質量の変化は、内室１１の質量を変更することによって遂行され、これは例えば一定のボリュームを呈し、ピストン１０内で画定され、前記内室１１は、制御ユニット３０の命令によって前記釣り合い流体を前記内室１１へ、およびそこから選択的に給送するように、釣り合い流体溜めと流体連絡するコンプレッサ外殻の内部に設けた釣り合い流体推進手段１３０との流体連絡が維持される。

本発明の１つの実施形態では、釣り合い流体は、コンプレッサ外殻の底部に画定されたオイル溜めに設けたコンプレッサの潤滑油によって画定される。

この実施形態によれば、検出手段が制御ユニット３０に対して、例えばコンプレッサの放出時に圧縮される気体の温度などで分析中のパラメータにて値の変化が生じたことを通知すると、制御ユニット３０は釣り合い流体推進手段１３０に対して、気体の放出圧力の変動によって引き起こされる共振周波数の変動を補償するための質量を変動させるのに十分な所定量の釣り合い流体を、内室１１に追加するか、そこから除去する目的で、個々の調整器アクチュエータ１３１を変位するように指示し、前記状態は、考慮されるパラメータの値がコンプレッサの正常な作動に対応する値に到達したことを検出手段が通知するまで、制御ユニット３０の指示によって維持される。

本解決法は、例えばコンプレッサによって圧縮された気体の温度（または圧力）上昇などを検出すると、制御ユニット３０が釣り合い流体推進手段１３０に対して、ピストン１０の内室１１から、ピストン１０の質量をコンプレッサの共振アセンブリの機械的共振周波数を決定された通りに増加させることになる値だけ減少できるのに十分なだけ、所定量の釣り合い流体を除去するように指示する。制御ユニット３０は、その増加のせいで共振アセンブリの機械的共振周波数の変化に対応する所定の値に圧縮された気体の温度（または圧力）が到達したという情報を検出手段から受信すると、釣り合い流体推進手段１３０に対して、所定量の釣り合い流体を内室１１に挿入し、共振アセンブリの質量を増加させるように指示する。この場合、共振アセンブリの質量を増加させる指示は、その結果、機械的共振周波数の減少を決定する。特にピストン１０に関して示した共振アセンブリの質量のこのような変動は、圧縮ストロークの最後のピストン１０の死点、つまり圧縮室ＣＣのデッドボリュームを変更しない状態で維持することによって実行される。

本発明を実行する幾つかの方法について説明し、図示してきたが、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の概念の内で他の実施形態が可能であることを理解されたい。

本発明を適用可能なリニアコンプレッサの単純化した概略長手方向縦断面図である。 図１ａと同様であるが、本解決法の別の実施形態を示す略図である。 図１ａのコンプレッサの部分概略長手方向断面図であり、本発明の第１の実施形態を示し、これによれば弁板の反対側のピストン死点が液圧または空気圧インペラによって変化する。 図１ａのコンプレッサの部分概略長手方向断面図であり、弁板の反対側のピストン死点が液圧または空気圧インペラによって変化する本発明の第２の実施形態を示す。 図１ａのコンプレッサの部分概略長手方向断面図であり、弁板の反対側のピストン死点が、リニア変位したカムの形態の機械的インペラによって変化する本発明の第３の実施形態を示す。 図１ａのコンプレッサの部分概略長手方向断面図であり、本発明の第３の実施形態のリニア変位したカムの別の実施形態を示す。 図１ａのコンプレッサの部分概略長手方向断面図であり、弁板の反対側のピストン死点が、ロータリカムの形態の機械的インペラによって変化する本発明の第４の実施形態を示す。 図１ａのコンプレッサの部分概略長手方向断面図であり、弁板の反対側のピストン死点が、ねじ形の機械的止め手段の形態の機械的インペラによって変化する本発明の第５の実施形態を示す。 図１ａのコンプレッサの部分概略長手方向断面図であり、弁板の反対側のピストン死点が、特定の構造を有する空気圧インペラによって変化する本発明の第６の実施形態を示す。 図１ａのコンプレッサの部分概略長手方向断面図であり、本発明の共振周波数の調節の変化が、ピストンの内部の質量を変動させることによって獲得される本発明の第７の実施形態を示す。

Claims (30)

1. 外殻の内部に、所定の給電周波数を呈するＡＣ電流を供給されるリニアモータ（２０）と、弁板（２）で閉鎖された圧縮室（ＣＣ）を内部に画定するシリンダ（１）と、連続的な吸引および圧縮ストロークにてシリンダ（１）内で往復するピストン（１０）と、ピストン（１０）をリニアモータ（２０）に作動状態で結合する起動手段（９）とを備え、前記ピストン（１０）および起動手段（９）が、共振アセンブリの一部を形成する、リニアコンプレッサの共振周波数を調節するシステムであって、
   コンプレッサのリニアモータ（２０）に、放出時の気体圧力に関連するリニアモータの作動状態で加えられる負荷を検出する検出手段（Ｄ）と、
   コンプレッサの放出時に気体で検出される作動状態に応じて、共振アセンブリの質量およびピストン（１０）の平均ストロークに関連する値のうち少なくとも一方を、給電周波数に対応する共振アセンブリの機械的共振周波数の値へと変更し、各圧縮ストロークの最後にピストンと弁板の間の最短距離を変更しない状態で維持することによって、周波数調節を画定するために、検出手段（Ｄ）および共振アセンブリと作動状態で関連する周波数調節手段とを備えることを特徴とするシステム。
2. 検出手段（Ｄ）が、コンプレッサの放出時に圧縮される気体の圧力および温度、およびリニアモータ（２０）の作動電流という状態のうち少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. コンプレッサの放出時の気体の圧力および温度、およびリニアモータ（２０）の作動電流という作動状態のうち一方に関する情報を検出手段（Ｄ）から受信し、ピストン（１０）の平均ストロークの変更および共振アセンブリの質量の変更という動作のうち一方を提供するように検出手段に指示するために、検出手段（Ｄ）と調節手段の両方に作動状態で接続された制御ユニット（３０）を備えることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 共振アセンブリの質量の変更が、起動手段（９）およびピストン（１０）によって画定された部分の少なくとも１つの質量を変更することによって遂行されることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 質量が変更された共振アセンブリの各部分が、釣り合い流体を含み、コンプレッサ外殻の内部で画定された釣り合い流体溜めと流体連絡した状態で維持される内室（１１）を備え、共振アセンブリの質量の変更が、内室（１１）内の流体の質量を変更することによって遂行されることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. ピストン（１０）の内室（１１）が一定のボリュームを呈し、前記内室（１１）へ、およびそこから前記釣り合い流体を選択的に給送するために、釣り合い流体溜めと流体連絡した外殻の内部に設けた釣り合い流体推進手段（１３０）と流体連絡した状態で維持されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 釣り合い流体が、コンプレッサ外殻の底部に画定されたオイル溜めに設けたコンプレッサの潤滑油によって画定されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. ピストン（１０）の作動ストロークの変動が、吸引ストロークの最後でピストン（１０）の死点を変更することによって得られることを特徴とする請求項２および３のいずれか一項に記載のシステム。
9. 吸引ストロークの最後のピストン（１０）の死点の変更が、インペラ（Ｉ）の形態の調節手段によって達成され、これは、給電共振周波数に合わせて共振アセンブリの機械的共振周波数を調節するために、ピストン（１０）のストロークを変更しない非作動状態と、ピストン（１０）のストロークを変更する作動状態の間で、制御ユニット（３０）によって駆動されるように、制御ユニットおよび共振アセンブリに作動状態で結合されることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. インペラ（Ｉ）が、液圧アクチュエータ（４０）、空気圧アクチュエータ（５０）、および機械的アクチュエータ（６０）によって定義された装置のうち１つであることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 液圧アクチュエータ（４０）が、外殻の内部に設けた釣り合い流体溜めと流体連絡した状態で維持され、前記液圧アクチュエータ（４０）が、コンプレッサの非共振部分内に画定されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 共振アセンブリが、共振アセンブリをコンプレッサの非共振アセンブリ（Ｃ）に結合するばね手段（８）を備えるシステムであって、液圧アクチュエータ（４０）がばね手段（８）と作動状態で結合することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
13. 外殻の底部の中に潤滑油溜めが画定されるシステムであって、釣り合い流体がコンプレッサの潤滑油によって定義されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 空気圧アクチュエータ（５０）が、外殻の内部に設けた気体の形態の釣り合い流体の溜めと流体連絡した状態で維持され、前記空気圧アクチュエータ（５０）が、コンプレッサの非共振部分内に画定されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
15. 共振アセンブリが、共振アセンブリをコンプレッサの非共振アセンブリ（Ｃ）に結合するばね手段（８）を備えるシステムであって、空気圧アクチュエータ（５０）がばね手段（８）と作動状態で結合することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
16. 空気圧アクチュエータ（５０）が、非共振アセンブリ（Ｃ）に組み込まれたシリンダ（９１）と、シリンダ（９１）の内部で軸方向に変位可能であり、共振アセンブリのばね手段（８）が配置された可動止め手段として作動するプランジャ（９２）とを有することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 空気圧アクチュエータ（５０）が蛇腹であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
18. 機械的アクチュエータ（６０、７０、８０）が、非共振アセンブリ（Ｃ）およびばね手段（８）に作動状態で結合され、前記機械的アクチュエータ（６０、７０、８０）を様々な作動位置へと動作させる駆動手段（Ｍ）によって作動することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
19. 駆動手段（Ｍ）が、モータ、液圧アクチュエータ、および空気圧アクチュエータによって定義される装置の１つであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
20. 駆動手段（Ｍ）が制御ユニット（３０）に作動状態で接続することを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
21. 機械的アクチュエータ（６０、７０）が、リニア変位部（６１、６１’）のカムおよびコンプレッサの非共振アセンブリ（Ｃ）に結合したロータリカム（７１）によって定義された要素のうち１つ、さらにリニア変位部（６１、６１’）のカムおよびロータリカム（７１）によって画定された前記要素のうち１つを、ばね手段（８）に結合するカム従動子を画定する滑動部（６４、７２）を備えることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
22. リニア変位部（６１）のカムに、吸引ストロークの最後にピストン（１０）の死点のために様々な位置を画定するように寸法決定された段（６２）を設けることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
23. リニア変位部（６１）のカムに関連する滑動部（６４）が、リニア変位部（６１）のカムに対面する前記滑動部（６４）の表面の接触部分（６４ａ）を担持することを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
24. 接触部分（６４ａ）が、リニア変位部（６１）のカムと対面する滑動部（６４）の表面に組み込まれた凸状表面部分であることを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
25. リニア変位部（６１’）のカムが、軸方向変位部の滑動部（６４’）の対面する傾斜表面（６６）に滑動状態で配置される１つの斜面（６３’）を呈することを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
26. ロータリカム（７１）に、滑動部（７２）上で作動することによって、吸引ストロークの最後にピストン（１０）の死点の様々な位置を連続的に画定するように寸法決定された連続的斜面（７１ａ）を設けることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
27. 機械的アクチュエータが、非共振アセンブリ（Ｃ）にねじ込まれて、長手方向軸線の周囲で回転すると、吸引ストロークの最後のピストン（１０）の死点を変更するために、共振アセンブリに作動状態で結合する機械的止め手段（８０）を備えることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
28. 釣り合い流体が、コンプレッサによって圧縮される冷却剤気体であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
29. シリンダ（９１）の少なくとも１つの開口（９３）を通して空気圧アクチュエータ（９０）の前記シリンダ（９１）と流体連絡した状態で維持された制御弁（１００）を備え、制御弁（１００）が、選択的に、コンプレッサの放出時にシリンダ（９１）の開口（９３）を遮断し、シリンダ（９１）の内部をコンプレッサ外殻の内部と連絡するために、閉鎖位置、加圧位置および圧力解除位置の間で選択的に変位する密封手段（１１０）を収容することを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
30. 密封手段（１１０）が、内部通路（１１１）が設けられ、開口（９３）に対する前記内部通路（１１１）の位置合わせおよび位置合わせ解除を提供するために、放出気体の圧力および復帰弾性手段（１２０）によって一方向および他方向にリニア変位可能である滑動部であることを特徴とする請求項２９に記載のシステム。

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