JP4805516B2 - 位置センサおよびコンプレッサ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、位置センサ、特に、ピストンの位置を検出するための、リニア・コンプレッサに適用可能なセンサ、ならびに、コンプレッサのピストンの位置センサを備えたコンプレッサに関する。
【０００２】
（先行技術の説明）
リニア・コンプレッサは基本的には、中空ボディ内で軸方向に変位可能なピストンから成っており、このようなピストンは、冷凍サイクル中に使用される気体を圧縮する。ピストンのストローク（ｓｔｒｏｋｅ）の終端部に近接した吸込弁および吐出弁が、シリンダまたは中空本体内における気体の吸込みおよび吐出しを調整する。ピストンは、磁気部品を支持するアクチュエータによって駆動され、リニアモータによって駆動される。このピストンは、共振ばね（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｓｐｒｉｎｇ）に結合されており、これらの磁気部品およびばねと一緒に、コンプレッサの共振アセンブリを形成する。
【０００３】
リニアモータによって駆動される共振アセンブリは、直線交互運動を発生させる機能を有しており、ガスを吐出弁を介して高圧側に排出できる点まで、吸込弁によって導入されたガスを圧縮する作用を行うためにシリンダ内部のピストンの運動を引き起こす。
【０００４】
コンプレッサの動作状態の変化、または、供給電圧の変化により、共振アセンブリが許容限界を超えて変位することがあり、このためにピストンの先端部がヘッドに衝突し、それによってノイズの発生、更に、コンプレッサの損傷さえも引き起こす場合がある。
【０００５】
ピストンのヘッドとの衝突を回避するように、ピストンの運動を制御するための種々の解決手段がある。これらの解決手段の１つは、モータに印加される電圧レベルを制御して、ピストンが所定の点を越えて進んで、ヘッドと衝突することを防止するようにすることである。
【０００６】
他の解決手段は、ピストンがヘッドと衝突した時のピストンの過剰な前進を検出することであり、したがってコンプレッサに損傷を与えることを防止するものではない。
【０００７】
上述の問題を回避するために、位置センサ、通常は誘導形トランスデューサの使用を提案するいくつかの解決手段があり、この誘導形トランスデューサは、ピストンのストロークの終端部に近接した地点からのピストンの通過を検出して、ヘッドにピストンが衝突するのを防止するように設計されている。このようなセンサを使用する場合の問題は、高価であり、組込みにくく、このことがコンプレッサの製造コストを引き上げることである。
【０００８】
（発明の目的および簡単な説明）
本発明の目的は、ピストンとヘッドとの衝突を完全に防止し、組み立ておよび設置が簡単であり、従ってコンプレッサの生産および製造コストを低減する、ピストンの位置を検出可能なセンサを提供することである。
【０００９】
この目的は、特にピストンの位置を検出するのに採用可能なセンサであって、上記のピストンが中空ボディ内部で軸方向に変位可能であり、上記のコンプレッサが弁ブレード（ｖａｌｖｅ ｂｌａｄｅ）から成っており、この弁ブレードがヘッドと上記の中空ボディとの間に位置しており、上記のセンサが、制御回路に電気的に接続されたプローブから成っており、このプローブが、上記の中空ボディのある地点をピストンが通過したことを検出して、これを上記の制御回路に信号として伝えることが可能であるセンサによって達成される。
【００１０】
本発明の別の目的は、ピストンがヘッドに衝突するのを防止することを考慮して、ある地点をピストンが通過したことを検出し、これを回路に信号として伝えることが可能なセンサを有するコンプレッサを提供することである。
【００１１】
この目的は、コンプレッサ、特に中空ボディ内部で軸方向に変位可能なピストンから成るリニア・コンプレッサであって、このコンプレッサが弁ブレードから成っており、この弁ブレードがヘッドと上記の中空ボディとの間に位置しており、上記のコンプレッサが、制御回路に電気的に接続可能なプローブから成っており、このプローブが、上記の中空ボディのある地点をピストンが通過したことを検出して、これを上記の制御回路に信号として伝えることが可能であるコンプレッサによって達成される。
【００１２】
（発明の詳細な説明）
図面に示す実施例に関して、以下に本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図１，３および４からわかるように、コンプレッサ１５は、一般に円筒形の中空ボディ２の内部で軸方向に変位可能なピストン１から成っている。ピストン１のストロークの終端に近接して設けられたヘッド３は、吸込弁３ａと吐出弁３ｂとから成っている。磁気部品３から成るアクチュエータ４は、リニアモータ６によって作動され、共振ばね７に結合されて、コンプレッサ１５の共振アセンブリを形成する。
【００１４】
図３および４に詳細に示すように、センサ１０はヘッド３に近接して配置されており、前記ヘッド３にピストン１が衝突するのを防止するように、推奨できる最大地点８をピストン１が通過した信号を送ることができる。
【００１５】
センサ１０を具体化する可能な解決手段の１つは電気回路４５であり、この電気回路は、前記ピストン１に物理的に接触するプローブ２０によって、ピストン１が地点８を通過したことを示す信号を送る。
【００１６】
図４に示したように、導電性材料で製造されたプローブ２０は、制御回路１２と一体の部分であり、この制御回路は、今度は（好ましくは直流の）電圧源４２と抵抗器４０とを有しており、これらは両方とも、前記プローブ２０とボディ２に、あるいはピストン１に直列接続され、これにより、最大地点８をピストン１が通過した信号が送られる。このような解決手段を可能にするために、ピストン１が地点８のこちら側に留まっている間は、回路４５が開いているように、プローブ２０はボディ２から電気的に絶縁されなければならない。このために、前記プローブ２０がボディ２に接触する部分だけを電気的に絶縁するか、あるいは、電気的な絶縁体１１ａおよび１１ｂによってヘッド３を完全に絶縁することができ、これらの絶縁体１１ａおよび１１ｂは、コンプレッサ１５を絶縁してガスが逃げるのを防止するために存在するシーリング・ジョイント（ｓｅａｌｉｎｇ ｊｏｉｎｔ）自体であってよく、これによりコンプレッサ１５の製造コストが著しく低減する。
【００１７】
ピストンが地点８を通過した信号を送ることにより、（抵抗器４０に近接して位置する）端子４７で測定される電圧レベルが、論理レベル「０」から論理レベル「１」に移る。この変化は、制御回路１２によって容易に読み取ることができる。この制御回路はさらに、地点８でのピストン１の通過を解釈してピストンの経路を修正し、これによりピストン１がヘッド３と衝突するのを防止することができる電子回路（本発明の対象ではないので記載しない）を有することができる。図２は、端子４７における回路４５の出力の時間チャートを示し、これからわかるように、ピストン１が時間ｄＴだけ地点８を越えて進むと、論理レベルは「０」から「１」に移り、ピストン１が地点８のこちら側に戻るとすぐに、「０」に戻り、このような状況はＴｃサイクル経過後に繰り返される。
【００１８】
プローブ２０は、弁ブレード９自体から製造されることが好ましい。この弁ブレード９は図３に示すように、ヘッド３とボディ２との間に位置したままであり、さらに、このような要素の間に設けられた絶縁体１１ａおよび１１ｂを有し、さらにこの弁ブレード９は、吸込弁３ａを閉じるために使用される。プローブ２０は、ブレード９の付加的なカットおよび折り曲げから、ボディ２の内側の方に突き出て、ピストン１と物理的に接触するのに適したプローブ２０を構成する突起を達成するように具体化される。プローブ２０を構成する突起の端部は、ブレード９の平面よりもヘッド３から実質的に更に離れた平面上にあるべきである。
【００１９】
プローブ２０はピストン１のストロークの終端に近接する地点、すなわちボディ２内のヘッド３に実質的に近接する地点に位置することが好ましいが、しかし、ヘッド３とピストン１との衝突の問題を回避する意味で、ピストン１の位置が適正に検出されるという条件で、コンプレッサ１５の別の地点、例えばアクチュエータ４の端部に近接した地点に位置していてもよい。
【００２０】
さらに、プローブ２０は常に弾性的に作用して、ピストン１が地点８を越えて通ったときにピストン１によって変位／加圧された後、常に元の位置に戻ることができるように設計されるべきである。
【００２１】
好ましい実施例を説明してきたが、本発明の範囲は他の可能な変形を包含し、生じ得る同等のものを含む、特許請求の範囲の内容によってのみ限定されるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のセンサが組み込まれたリニア・コンプレッサを示す断面図である。
【図２】 本発明のセンサの作動を示すタイムチャートである。
【図３】 本発明のセンサを備えたコンプレッサを示す部分断面図である。
【図４】 リニア・コンプレッサ内に設けられた本発明のセンサを詳細に示す部分図である。

Claims (16)

1. コンプレッサの中空のボディ内で軸方向に変位可能なピストンの位置を指示するに適したセンサ装置であって、前記ピストンはさらに前記ボディと動作上連携するヘッドに対して可動であり、前記センサ装置は、
   制御回路と、
   前記ヘッドと前記ボディの少なくとも一方と動作上連携して前記ヘッドともに弁を形成し前記ヘッドと前記ピストンの間に配置される弁ブレードを具備するプローブであって、該プローブは前記電気回路に電気的に接続され前記ヘッドおよび前記ボディから電気的に絶縁されており、該プローブは前記ヘッドからの選択された距離にある前記ピストンと接触可能であるよう構成され、それによって前記プローブと前記ピストンの間の接触が前記制御回路によって検知される、プローブとを具備することを特徴とするセンサ装置。
2. 前記プローブと、前記ヘッドおよび前記ボディの少なくとも一方との間に配置されて前記プローブをそれから電気的に絶縁する電気絶縁体をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
3. 前記ヘッドと前記ボディの間に配置されてそれらの間のシールを提供するためのシーリングジョイントをさらに具備し、前記シーリングジョイントは電気絶縁体として構成されることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
4. 前記選択された距離は、前記ピストンと前記ヘッドの間の接触を回避するよう構成されることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
5. 前記プローブはさらに突起を含み、該突起は前記ヘッドから離れ前記ピストンへ向かうよう構成された弁ブレードの一部を具備する請求項１記載のセンサ装置。
6. 前記弁ブレードの一部はさらに端部を含み、該端部は前記ヘッドから前記選択された距離で伸長するよう構成されることを特徴とする請求項５記載のセンサ装置。
7. 前記プローブと前記ボディの間に電気的に接続された電圧源と抵抗とをさらに具備し、前記ボディは前記プローブと前記ピストンとの間の接触が電気的な閉回路を形成するように前記ピストンと電気的に接触しており、前記制御回路は該電気的な閉回路を検知するよう構成されることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
8. 前記プローブと前記ピストンの間に電気的に接続された電圧源と抵抗とをさらに具備し、前記プローブと前記ピストンとの間の接触が電気的な閉回路を形成し、前記制御回路は該電気的な閉回路を検知することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
9. 中空のボディと、
   前記ボディと動作上連携するヘッドと、
   前記ボディ内で軸方向に変位可能であり、前記ヘッドに対して可動であるよう構成されたピストンと、
   制御回路と、
   前記ヘッドと前記ボディの少なくとも一方と動作上連携して前記ヘッドともに弁を形成し前記ヘッドと前記ピストンの間に配置される弁ブレードを具備するプローブであって、該プローブは前記電気回路に電気的に接続され前記ヘッドおよび前記ボディから電気的に絶縁されており、該プローブは前記ヘッドからの選択された距離において前記ピストンと接触可能であるよう構成され、それによって前記プローブと前記ピストンの間の接触が前記制御回路によって検知される、プローブとを具備するコンプレッサ。
10. 前記プローブと、前記ヘッドおよび前記ボディの少なくとも一方との間に配置されて前記プローブをそれから電気的に絶縁する電気絶縁体をさらに具備することを特徴とする請求項９記載のコンプレッサ。
11. 前記ヘッドと前記ボディの間に配置されてそれらの間のシールを提供するためのシーリングジョイントをさらに具備し、前記シーリングジョイントは電気絶縁体として構成されることを特徴とする請求項１０記載のコンプレッサ。
12. 前記選択された距離は、前記ピストンと前記ヘッドの間の接触を回避するよう構成されることを特徴とする請求項９記載のコンプレッサ。
13. 前記プローブはさらに突起を含み、該突起は前記ヘッドから離れ前記ピストンへ向かうよう構成された弁ブレードの一部を具備することを特徴とする請求項９記載のコンプレッサ。
14. 前記弁ブレードの一部はさらに端部を含み、該端部は前記ヘッドから前記選択された距離で伸長するよう構成されることを特徴とする請求項１３記載のコンプレッサ。
15. 前記プローブと前記ボディの間に電気的に接続された電圧源と抵抗とをさらに具備し、前記ボディは前記プローブと前記ピストンとの間の接触が電気的な閉回路を形成するように前記ピストンと電気的に接触しており、前記制御回路は該電気的な閉回路を検知するよう構成されることを特徴とする請求項９記載のコンプレッサ。
16. 前記プローブと前記ピストンの間に電気的に接続された電圧源と抵抗とをさらに具備し、前記プローブと前記ピストンとの間の接触が電気的な閉回路を形成し、前記制御回路は該電気的な閉回路を検知することを特徴とする請求項９記載のコンプレッサ。

Images