JP4172542B2 - 往復動密封コンプレッサーのためのオイルポンプ送りシステム - Google Patents

Description

本発明は、特に、リニアモーターによって駆動され且つ例えば、同一出願人の同時係属中のブラジル許出願ＰＩ０００４２８６．２号（ＰＣＴ／ＢＲ０１／００１１３号）に説明されているタイプのオイルポンプに適用されるべき、冷蔵庫、冷凍庫、冷水器、その他のような、小型の冷却機器に使用されるタイプの往復動密封コンプレッサーのためのオイルポンプ送りシステムに関連している。

商用で且つ家庭用の冷却のための密封コンプレッサーにおいて、その適正な動作のための重要な要因は、互いに相対的に移動する構成要素の適切な潤滑である。そのような潤滑を得ることにおける困難性は、オイルが前記部品を相対的な移動に伴って潤滑するために上方に流れなければならないという事実に関連している。そのような潤滑を得るための既知の解決法の中に、遠心力の原理および機械的ドラッグの原理を用いるものがある。

リニアコンプレッサーおよび往復動コンプレッサーの両方において用いられる、これらの解決法のうちの１つにおいては、オイルをピストン／シリンダーアッセンブリーに供給するために、オイルだめに関連して小さな圧力差を発生するコンプレッサーの吸い込みからのガス流に、毛細管を通して前記オイルを吸い込ませることが必要であり、それをコンプレッサーによって吸い込まれたガスと混合し、前記混合物が、吸い込み弁によってシリンダーの内部に導入され、オイルがピストンとシリンダーの間の接触部品を潤滑するようにする。ある状況においてコンプレッサーにより吸い込まれる低いガス流に応じて、この構成はかならずしも有効であるとは限らない。

他の既知の構成（国際特許出願ＷＯ９７／０１０３３号）においては、ピストンの圧縮および吸引力が、コンプレッサーシェルの下側部分に形成されたオイルだめから、毛細管を通して、前記コンプレッサーのシリンダーのまわりに形成される上側貯蔵部へ、潤滑オイルを移動させるために使用され、前記上側貯蔵部は、その壁部に形成される複数の開口部によってシリンダーの内側に結合され、そしてそれは、ピストンが吸い込み移動を行なうときにピストン−シリンダーギャップの内部にオイルの流入を許容するために、そしてピストンがその逆の移動を行なうときに前記オイルを排出するために役立っている。オイルは、コンプレッサーの弁板内に形成される一組のチャンネルに排出され、さらに吸引流を増大させ且つ前記オイルをシリンダー内に再流入させる。

他の既知の解決法（国際特許出願ＷＯ９７／０１０３２号）は、シリンダーの外側部に形成されたキャビティの内側で往復運動する共振質量を用い、前記共振質量は、一方の方向への移動中にオイルだめからオイルを引き出し、前記オイルは、チューブを通り且つ前記キャビティ内へのオイルの導入のみを許容する逆止弁を通って通過し、キャビティは、その壁部に形成された複数の開口部によってシリンダーの内部に結合されている。前記キャビティのオイルは、共振質量がその他の方向に移動するときに噴出され、前記キャビティからのオイルの排出のみを許容する逆止弁を通過する。機能的ではあるが、この解決法は、製造することが困難であり、そしてその構成は多くの構成要素を有する。

上述において引用された同一出願人の特許出願ＰＩ０００４２８６号においては、ピストンかまたはシリンダーかのいずれか一方の往復運動によって駆動されるオイルポンプ手段が開示されており、前記オイルポンプ手段は、プランジャーによって形成され、そのプランジャーの内部には、オイルポンプ手段のボディー内に定義されたオイル入口開口部に隣接して配置される弁座に対峙して位置付けされる閉位置と、当該シールが前記弁座から移動退去される開位置との間で転置可能な、移動可能シールが設けられており、前記両位置は、軸方向に互い離間されており、例えば、シールが前記オイルポンプ手段のボディーの内部に設けられた止め具に到達するときに、最大の間隔が得られる。オイルポンプが、（図１に図解されているように）規定された方向および向きに移動するとき、シールは、止め具に向けて変位され、前記オイルが、入口開口部を通って入ることを許容し、そして前記オイルポンプ手段の移動に対して反対の方向へオイルの柱を押す。オイルポンプが、図２に示されているように、上述されたのに対して反対の方向に移動するとき、シールは、弁座に向けて移動し、オイルポンプ手段のボディーの内側へのオイルの進入をブロックし、そして導入されたオイルが入口開口部を通して出てくるのを防止する。このように、オイルポンプ手段の連続的な往復運動によって、オイルは、オイルポンプ手段のボディーを通して、潤滑されるべきコンプレッサーの可動部品に向けて、連続的に導入され且つ推進される。

リニアコンプレッサーにおいては、前記オイルポンプ手段は、共振アッセンブリーと同一の移動の方向に装備される。そのような移動は、サスペンションシステム上に配置された、機械的アッセンブリーがオイルポンプ手段を駆動するための往復移動動作を有するようにさせる。

上述の解決法は、オイルポンプ手段へのそして後者のオイルポンプ手段から潤滑を必要とするコンプレッサーの可動部品へのオイルの供給を、慣性によって、促進するためのコンプレッサーの共振アッセンブリーおよび非共振アッセンブリーの一方の往復運動を用いる。

それにもかかわらず、リニアモーターにより駆動されるコンプレッサーにおける往復移動動作は、概して大きな振幅を有すると知られている。

さらに、前記特許出願ＰＩ０００４２８６．２号のオイルポンプ手段の詳細な構成において、振動の大きな振幅は、その変位に対する止め具に対してそして前記オイルポンプ手段の弁座に対して前記オイルポンプ手段のシールの大きなショックの発生を導き、コンプレッサーの連続的な動作によってこれらの構成要素に対する損傷を引き起こし、そのことは前記コンプレッサーの信頼性を低下させ、その動作中のノイズのレベルを増大させる。

それゆえ、本発明の目的は、コンプレッサーの動作中、振動動作の振幅とは独立にオイルポンプの振動動作の振幅をコントロールして、前記振幅を実質的に不変で持続することを可能とする往復動密封コンプレッサーのためのオイルポンプ送りシステムを提供することにある。

本発明の他の目的は、既知の先行技術手法の低い有効性および減弱された信頼性を有することなく、オイルポンプ手段の構成要素部品への損傷およびコンプレッサーの動作中のノイズレベルの増大を回避して、製造が容易で且つ相対的動作を伴うコンプレッサーの部品の適切な潤滑を達成することを可能とする、上述において言及されたタイプのオイルポンプ送りシステムを提供することにある。

本目的および他の目的は、内部にオイルだめを画定しているシェルと、モーターコンプレッサーアッセンブリーと、所定の方向への往復動作で変位されるように前記コンプレッサーに連結されたオイルポンプ手段と、前記オイルポンプ手段を、潤滑されるべき前記コンプレッサーの部品に結合する流体連通手段とを備える往復動密封コンプレッサーのためのオイルポンプ送りシステムであって、前記オイルポンプ手段は、少なくとも１つの緩衝用弾性手段によって前記コンプレッサーに連結されており、該緩衝用弾性手段が、前記オイルポンプ手段の変位の振幅を減少させるばね定数Ｋを有しており、該ばね定数Ｋの値は、前記コンプレッサーの変位Ｙに対する前記オイルポンプ手段の変位Ｘの比Ｘ／Ｙと前記オイルポンプ手段の共振の固有振動数Ｗｎに対する前記コンプレッサーの動作周波数Ｗの比Ｗ／Ｗｎとの関係から、１未満の比Ｘ／Ｙを与えるＷｎを用い、Ｗｎ＝（Ｋ／Ｍｂ） ^１／２ （式中、Ｍｂはオイルポンプ手段の質量）に従って計算されたものである、前記オイルポンプ送りシステムによって達成される。

本発明は、添付された図面を参照して、以下において説明されるであろう。

本発明を、シリンダー２を収容しているシェル１を有し、結合ロッド４を介して駆動機構に連結された、ピストン３を前記シンリンダーの内部において往復運動させ、前記結合ロッドは例えばピストンロッドによって定義され、シェル１の内部にはオイルだめ５が定義され、該オイルだめから潤滑オイルが、オイルポンプ手段１０によって潤滑されるべきコンプレッサーの可動部品に、ポンプ送りされる（例えば冷却システムに適用されるタイプの）往復動密封コンプレッサーに対する関連において説明する。問題のオイルポンプ送りシステムは、オイルだめ５から潤滑オイルを前記部品へもたらすために、オイルポンプ手段１０を潤滑されるべきコンプレッサーの前記部品へ連結する液体連通手段を備えている。

リニアモーターを備える往復動密封コンプレッサーにおいては、ピストン３の往復運動は、磁気的構成要素を備え且つリニアモーターによって駆動されるアクチュエーター７によってもたらされる。

ピストン３は、例えばその結合ロッドによって、共振スプリング８に結合され、そして前記磁気的構成要素と共に、コンプレッサーの共振アッセンブリーを形成する。該コンプレッサーの非共振アッセンブリーは、シリンダー２、該コンプレッサーの吸引および排出システムおよびそのリニアモーターを具備している。

図解されているように、構成的なオプションにおいて、オイルポンプ手段１０は、コンプレッサーの共振質量によって推進され、そして例えばピストン３の往復運動方向に振動する。オイルポンプ手段の他の既知の構成（図解されていない）においては、前記コンプレッサーが、ピストン３（および統合される部品）の質量とコンプレッサーの質量との間の比の関数である振動の振幅に対しての、前記コンプレッサーにおける振動質量に関連する共振力の相互作用の関数として振動するときに、後者のオイルポンプ手段は、コンプレッサーの非共振質量によってまたは動作中の後者のオイルポンプ手段の運動によって推進されるように配置される。

オイルポンプ手段１０がピストン３に取り付けられる構成においては、後者のピストンの運動は、前記オイルポンプ手段１０が、例えばシリンダー２に付設されるときに得られ、結果として既に上述において議論した不都合を生じるそれらよりも一層大きな振幅（約３倍大きい）を有する前記オイルポンプ手段１０の変位を引き起こし得る。

図解に従えば、オイルポンプ１０は、オイルだめ５に、例えばオイル内に浸されて、開口されているオイル入口端部１２、および流体連通手段６に結合されているオイル出口端部１３を有する管状ポンプボディー１１を備えている。

本発明によれば、オイルポンプ手段１０は、少なくとも１つの、つるまきバネのような、緩衝用弾性手段２０によってコンプレッサーに連結されており、前記緩衝用弾性手段は、前記オイルポンプ手段１０の変位の振幅を、前記オイルポンプ手段１０の共振の固有振動数とコンプレッサーの動作周波数との間の比が、結果として１よりも小さい値を有するオイルポンプ手段１０とコンプレッサーの両方の変位の間の比になるように、計算された値に減少させるような寸法に形成されている。

本発明の緩衝用弾性手段２０が、オイルポンプ手段１０の動作振幅を所望された値に低減するように動作する目的のために、前記緩衝用弾性手段２０は、その共振の固有振動数Ｗｎとコンプレッサーの動作周波数Ｗとの間の比が、結果としてオイルポンプ手段１０の変位Ｘとコンプレッサーの変位Ｙとの間の比Ｘ／Ｙが１よりも小さい値を有するように計算された、規定された弾性定数Ｋを与えるべきである。そのような比Ｘ／Ｙは、式Ｗｎ＝（Ｋ／Ｍｂ） ^１／２ によって達成される。但し、Ｍｂはオイルポンプ手段１０の質量である。図３において、変位：つまりポンプ手段（Ｘによって示される）の変位、およびコンプレッサー（Ｙによって示される）の変位、の各々の方向および向きが示されている。

チューブの運動の振幅に関してのオイルポンプ手段１０の運動の振幅の減少の比Ｘ／Ｙは、図４に図解されているように、緩衝用弾性手段２０の弾性定数Ｋとオイルポンプ手段１０の質量Ｍｂとの間の規定された比（Ｋ／Ｍｂ）について、コンプレッサーの動作周波数Ｗに関しての共振の固有振動数Ｗｎの値を定義することによって定義され得る。このグラフは、概略的に、オイルポンプ手段１０と結合ロッド４の変位の間の比をＷ／Ｗｎの関数として与え、且つ運動の振幅における減少が達成される領域は、Ｘ／Ｙ＜１によって示される。但し、Ｘはオイルポンプ手段１０の運動の振幅であり、且つＹは前記結合ロッド４の運動の振幅である。

本発明によれば、結合ロッド４は、コンプレッサーに連結された第１の端部４ａ、および、第１の端部４ａの正反対の位置にあり且つオイルポンプ手段１０に連結された反対の端部４ｂを有し、前記結合ロッド４は、コンプレッサーおよびオイルポンプ手段１０の少なくとも１つに入れ子伸縮筒式に連結され、且つ前記連結の少なくとも１つは、緩衝用弾性手段２０を介して達成される。

ここに図解された構成においては、結合ロッド４は、中空であり、内部的にオイルポンプ手段１０と潤滑されるべきコンプレッサーの部品との間の流体連通手段６の一部を定義しており、そして緩衝用弾性手段２０が、前記結合ロッド４の端部の回りに取り付けられていて、その端部にはオイルポンプ手段１０が外部的に連結され、緩衝用弾性手段２０が前記オイルポンプ手段１０の外部に存在する。

図解されていない、本発明の他の実施の形態において、結合ロッド４は、オイルだめ５に近い端部において、内部的に、オイルポンプ手段１０を支持し、且つ緩衝用弾性手段２０が、オイルポンプ手段１０の外部の、前記結合ロッド４の内部に設けられる。

本発明によれば、オイルポンプ手段１０は、そのオイル入口端部１２とそのオイル出口端部１３の間に、前記特許出願ＰＩ０００４２８６．２号に記述されたような、例えば移動可能なシール手段の形態での、少なくとも１つの逆止弁３０を有し、その逆止弁はオイルポンプ手段１０のポンプボディー１１の入口端部１２に定義された弁座と内部止め具３１との間で転置される。

逆止弁３０の他の構成においては、後者の逆止弁が、オイルポンプ手段１０のオイル入口端部１２とオイル出口端部１３の少なくとも一方に、あるいは前記オイル入口および出口端部１２、１３の間のポンプボディー１１の領域に設けられる。

本ポンプ送りシステムは、緩衝用弾性手段２０の最大変位を限定するために、例えばオイルポンプ手段１０とコンプレッサーの間の結合ロッド４に取り付けられた、少なくとも１つの止め具４０、をさらに予見している。

図１は、前記特許出願ＰＩ０００４２８６．２号に記述された先行技術に従って構成された垂直軸を備えるピストンおよびオイルポンプ手段を有する、リニアモーターを備える往復動密封コンプレッサーの一部の概略的な縦方向の直径断面図である。 図２ａは、図１に図解されたようなオイルポンプ手段の動作を、概略的に図解している。 図２ｂは、図１に図解されたようなオイルポンプ手段の動作を、概略的に図解している。 図３は、概略的に且つ縦方向の断面図において、図２ａに示され且つ図１に図解された本発明の改善が施されたオイルポンプの構成を、図解している。 図４は、オイルポンプ手段の振動変位とコンプレッサーのそれとの比の変動を、コンプレッサーの動作周波数（Ｗ）と本発明の改善の緩衝用弾性手段の共振の固有振動数（Ｗｎ）との間の比に関連して、グラフ的に、描いている。

Claims (11)

1. 内部にオイルだめ（５）を画定しているシェル（１）と、モーターコンプレッサーアッセンブリーと、所定の方向への往復動作で変位されるように前記コンプレッサーに連結されたオイルポンプ手段（１０）と、前記オイルポンプ手段（１０）を、潤滑されるべき前記コンプレッサーの部品に結合する流体連通手段（６）とを備える往復動密封コンプレッサーのためのオイルポンプ送りシステムであって、前記オイルポンプ手段（１０）は、少なくとも１つの緩衝用弾性手段（２０）によって前記コンプレッサーに連結されており、該緩衝用弾性手段が、前記オイルポンプ手段（１０）の変位の振幅を減少させるばね定数Ｋを有しており、該ばね定数Ｋの値は、前記コンプレッサーの変位Ｙに対する前記オイルポンプ手段（１０）の変位Ｘの比Ｘ／Ｙと前記オイルポンプ手段（１０）の共振の固有振動数Ｗｎに対する前記コンプレッサーの動作周波数Ｗの比Ｗ／Ｗｎとの関係から、１未満の比Ｘ／Ｙを与えるＷｎを用い、Ｗｎ＝（Ｋ／Ｍｂ） ^１／２ （式中、Ｍｂはオイルポンプ手段（１０）の質量）に従って計算されたものであることを特徴とする、前記オイルポンプ送りシステム。
2. 前記コンプレッサーに連結された一端部および前記オイルポンプ手段（１０）に連結された反対側の端部を有し、前記連結の少なくとも１つが緩衝用弾性手段（２０）によって達成された、結合ロッド（４）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のオイルポンプ送りシステム。
3. 前記結合ロッド（４）は、前記コンプレッサーおよび前記オイルポンプ手段（１０）の少なくとも一方に入れ子伸縮筒式に連結されていることを特徴とする、請求項２に記載のオイルポンプ送りシステム。
4. 前記結合ロッド（４）は、中空であり、前記オイルポンプ手段（１０）と潤滑されるべきコンプレッサーの部品との間の流体連通手段（６）の一部を規定していることを特徴とする、請求項３に記載のオイルポンプ送りシステム。
5. 前記結合ロッド（４）は、外側で、その第１の端部に、前記オイルポンプ手段（１０）を支持しており、前記緩衝用弾性手段（２０）は、前記オイルポンプ手段（１０）の外部で、前記第１の端部のまわりに取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載のオイルポンプ送りシステム。
6. 前記結合ロッド（４）は、内側で、その第１の端部に、前記オイルポンプ手段（１０）を支持しており、前記緩衝用弾性手段（２０）は、前記オイルポンプ手段（１０）の外部で、前記結合ロッド（４）の内側に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のオイルポンプ送りシステム。
7. 前記モーターコンプレッサーアッセンブリーが、ピストン（３）を備え、該ピストンは、ピストン（３）のロッドを介して駆動機構に連結されているオイルポンプ送りシステムにおいて、前記結合ロッド（４）は、ピストンロッドである、請求項４に記載のオイルポンプ送りシステム。
8. 前記緩衝用弾性手段（２０）は、つるまきバネであることを特徴とする、請求項１に記載のオイルポンプ送りシステム。
9. 前記オイルポンプ手段（１０）内に設けられた少なくとも１つの逆止弁（３０）を具備することを特徴とする、請求項１に記載のオイルポンプ送りシステム。
10. 前記オイルポンプ手段（１０）は、前記オイルだめ（５）に開口する１つのオイル入口端部（１２）、および前記結合ロッド（４）の前記第１の端部に開口するオイル出口端部（１３）を有しており、前記逆止弁（３０）が、前記オイルポンプ手段（１０）の前記オイル入口端部およびオイル出口端部（１２、１３）の少なくとも１つに設けられることを特徴とする、請求項９に記載のオイルポンプ送りシステム。
11. 前記結合ロッド（４）は、前記緩衝用弾性手段（２０）の最大変位を限定するための少なくとも１つの止め具（４０）を有することを特徴とする、請求項１０に記載のオイルポンプ送りシステム。

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