JP2005538294A - 流体ポンプ、流体移送プレートと流体ポンプ用誘導センサー - Google Patents

Abstract

本発明は、特に、リニア圧縮機に適用される流体ポンプと、流体移送プレートと、各ピストンの位置を検出すると共に、圧縮機操作条件の変動で、又は、供給電圧の変動でもピストンが流体移送プレートと衝突するのを防止する流体ポンプ用センサーとに関する。本発明の目的は、シリンダ（３）内を軸方向に移動自在のピストン（２）と、センサー組立物（９８）とを備え、又、シリンダ（３）が、シリンダ閉鎖用の流体移送プレート(４０)を含む一方、ピストン（２）が、流体移送プレート（４０）に向けて移動させられると共に気体又は流体を低圧環境（１１）から捕捉し、更に、センサー組立物（９８）が、流体移送プレート（４０）と連係する誘導センサー(８)を含む流体ポンプ（１）によって達成される。本発明の目的は、又、保護具（９）と連係する透孔（１０）を設けた弁板（４）を備えると共に、保護具（９）が、誘導センサー（８）と連係する少なくとも１個のセンサー穴（８’）を備えて、特に流体ポンプ（１）に適用される流体移送プレート（４０）によって達成される。流体ポンプ（１）に適用される誘導センサー（８）も提供される。

Description

本発明は、特に、リニア圧縮機に適用される流体ポンプと、流体移送プレートと、各ピストンの位置を検出すると共に、圧縮機操作条件の変動で、又は、供給電圧の変動でもピストンが流体移送プレートと衝突するのを防止する流体ポンプ用センサーとに関する。

リニア圧縮機は、基本的に、透孔本体、通常、シリンダ内を軸方向に移動自在のピストンを備え、ピストンの機能は、冷却サイクルに使用される気体を圧縮することである。気体圧縮機構は、ピストンの軸方向運動により行われ、シリンダの入口と出口を調整する吸込弁と吐出し弁がピストン行程の末端に配置されている。ピストンは、サポートと、コイルによって作動させられる磁石とによって形成されるアクチュエータによって作動させられ、この組立物は、更に、コイルばねによって作動させられて、圧縮機の共振組立物を形成する。

リニアモータによって作動させられる共振組立物は、往復直線運動を生じる機能を有して、シリンダ内のピストンの運動を起こすことにより、吸込弁によって吸入された気体に吐出し弁を介して高圧側に排出される点まで圧縮作用を及ぼす。

圧縮機操作条件の変動、又は、供給電圧の変動さえも共振組立物を必要以上に変位させて、ピストンをその行程の末端で衝突させることにより、騒音及び圧縮機への損傷さえも生じる。従って、ピストン運動を制御する手段が必要である。

ピストン運動を制御する各種の解決策が提案されてきており、例えば、文書ＥＰ０３９８０１２は、アクチュエータピストンの行程の末端に配置されたセンサーを記載する。このようなアクチュエータは、シリンダの行程の末端におけるピストンの衝突を防止するために、ピストンとシリンダの行程の末端の間の距離を磁気センサーにより決定することができるように、導電材料から成るディスクで形成されている。この解決策の一つの欠点は、センサーが高圧縮領域に配置されて、時間の経過と共にセンサーの誤動作が起きるかもしれないので、提案されたセンサーの配置によりセンサーがシリンダの内圧を受けることにより、センサーの電気結線の複雑さに加えて、装置の扱いが厄介という問題が生じる。

従来技術の別の解決策が、磁気センサーを設けたリニア圧縮機を記載する文書ＵＳ４，９２４，６７５に開示され、該磁気センサーは、センサーとピストン内に存在する磁石の間に生成される磁気流れにより行程内のピストンの位置を検出する。シリンダ内のピストン行程の外部構造にセンサーを配置することにより、センサーとピストンの間に存在する壁が、ピストン行程を検出するのに必要な磁気流れの通過を妨げる。

従来技術の他の解決策が、ピストン行程の末端に配置されているがシリンダ構造物に対して突出したセンサーを開示する文書ＤＥ３２４６７３１に記載されている。この構造では、ピストンは、その行程の末端で衝突して、位置センサーが破壊又は破損する。

従来技術の別の解決策が、ピストン行程の発端に配置されてピストン本体に固定された位置センサーを開示する文書ＵＳ６，０８４，３２０に記載されている。この解決策では、センサーがピストンと共に移動するので、ピストンがこの運動により損傷を受ける可能性が大きいから、この理由により、装置の組立が複雑になる上に、この構成は信頼できない。

他の解決策が、適当な保護を設けずに、シリンダの側部でピストン行程を検出するセンサーの位置を開示する文書ＵＳ４，４７１，３０４、文書ＵＳ５，４５５，５０９と文書ＥＰ０２７１８７８に記載されている。これらの場合の欠点は、ピストンの位置を検出するためにピストン上に磁気層を設ける必要があり、これは、これらの構成におけるピストン型式の使用を制限する。

従来技術が抱える問題は、圧縮機に設けられたセンサーが、圧縮されるべき気体又は流体の最小圧力と圧縮機によって圧縮された気体又は流体の最大圧力の間で変動する各種の圧力を受けるという事実である。この圧力変動は、圧縮された気体又は流体がセンサーを配置する場所において漏れるから、扱いが厄介という問題を圧縮機にもたらす一方、気体又は流体がピストンによって圧縮される領域が受ける高圧によって、センサーの電気結線が損なわれので、扱いが厄介という問題を圧縮機のピストンの移動の監視回路にもたらす。

この問題に対する他の対策が、制御回路と協働する電気プローブを設けて、シリンダヘッドとの衝突を防止するピストン検出センサーを開示する、例えば、文書ＰＩ０００１４０４に記載されている。この場合、ピストンのその行程末端への近接は、ピストンとセンサーの電気的接触により検出される。この解決策は、要件を満たすと共にピストンの衝撃を防止するけれども、ピストンとのセンサーの物理的接触を用いるこの解決策は、測定精度を阻害する電気的ノイズを発生することがある。

上記の問題点に鑑みて、本発明は、ピストン位置センサーを設けた圧縮機の分野における改良を開示する。

本発明の目的の一つは、リニア圧縮機内のピストンの位置を指示できるように構成した流体ポンプ、流体移送プレートと流体ポンプ用誘導センサーを提供することである。

本発明の別の目的は、リニア圧縮機のピストン位置誘導センサー用の絶縁保護具を提供することである。

本発明の他の目的は、圧縮機の高圧を受けると共に高圧環境からの誘導センサーの隔離によりピストンとセンサーの間の機械的干渉を受けない位置にピストン位置センサーを設けることである。

本発明の他の目的は、製造及び実施が安価であると同時に、この型式の装置における望ましい信頼性を有すると共に、従来の解決策の欠点を持たないセンサーを提供することである。

本発明の目的は、シリンダ内を軸方向に移動自在のピストンと、センサー組立物とを備え、又、シリンダが、シリンダ閉鎖用の流体移送プレートを含む一方、ピストンが、流体移送プレートの方向に移動させられ、更に、センサー組立物が、流体移送プレートと連係する誘導センサーを含む流体ポンプによって達成される。

本発明の目的は、又、保護具と連係する透孔を設けた弁板を備え、又、保護具が、透孔と協働すると共に、誘導センサーと連係する少なくとも１個のセンサー穴を有して、特に流体ポンプに適用される流体移送プレートによって達成される。

本発明の目的は、又、特にピストンの位置を検出するのに適用される流体ポンプ用誘導センサーであって、ピストンがシリンダ内を軸方向に移動自在であり、又、流体ポンプが弁板を備える一方、弁板に設けた透孔に固定した保護具（９）に設置される誘導センサーによって達成される。

図１と図２に示すように、リニア圧縮機１（又は流体ポンプ１）は、シリンダ３内を軸方向に移動自在であるピストン２を備え、シリンダ３は、通常、その両端の一方において流体移送プレート４０によって閉鎖される。流体移送プレート４０は、次に、弁板４と、吸込弁４ａ及び吐出し弁４ｂの組立物とを備え、これらの吸込弁４ａと吐出し弁４ｂは、弁板４に設けられた吸込口４ａ’と４ｂ’と、夫々、連係している。

圧縮機１は、流体移送プレート４０上に配置されてシリンダ３の気体又は流体の入口と出口を規制する吸込弁４ａと吐出し弁４ｂによるシリンダ３内のピストン２の軸方向移動によって、圧縮機１により圧縮される気体又は流体で満たされた低圧環境１１内に配置される一方、気体又は流体が圧縮される時、高圧環境１１’内に配置される。ピストン２は、コイル６’によって作動させられる磁石６を備えるモータ６６によって移動させられる。常に圧縮されて共振回路を形成するコイルばね７が、ピストン２に対して押圧装着される。

共振回路が直線運動を生じることにより、ピストン２は、所望の直線運動をする結果、低圧環境１１から吸込弁４ａを通過する気体又は流体を圧縮し、次に、気体又は流体は、吐出し弁４ｂを介して高圧環境１１’側に排出され、例えば、冷却回路（不図示）に送出される。

圧縮機１のピストン２の操作振幅は、モータ６６が発生する電力、気体を圧縮する時の機構の消費する電力と他の損失を平衡させて調整される。圧縮機１の最高性能を得るために、ピストン２が流体移送プレート４０にできるだけ近接する振幅において操作する必要がある。何らかの間違いがあると、流体移送プレート４０とのピストン２の衝突を防止する安全距離をより長くしなければならないので、ピストン２の操作振幅を正確に知るべきである。この衝突は、その用途に応じて圧縮機１を損傷させ得る。更に、本発明が適用される圧縮機１の型式に応じて、流体移送プレート４０を異なるやり方で構成してもよい。いくつかの型式では、図２に示すように、吸込弁４ａは、弁体４とピストン２の間に突出する。この場合、衝撃は吸込弁４ａに作用し、衝撃が弁板４に直接作用する構成の圧縮機とは異なり、衝撃力が弁板４に伝達される。両方の場合、衝撃は、弁板４と、吸込弁４ａ及び吐出し弁４ｂの組立物とを備える流体移送プレート４０に伝達される。

この問題に対する解決策を、従来技術において既述したが、その全てが既述の欠点を有する。

本発明の好ましい実施の形態によれば、流体ポンプ、流体移送プレートと流体ポンプ用誘導センサーに関する図１と図２に示すように、誘導センサー８が保護具９と連係し、保護具９は、次に、流体移送プレート４０と連係して、センサー組立物９８を形成する。誘導センサー８は、磁界をピストン２に対して発射して、ピストン２が接近時にその磁界と干渉するように、配置されなければならない。このようにして、本発明の目的ではない電子回路（不図示）により、流体移送プレート４０に対するピストンの距離を監視することができる。

センサー組立物９８の装着を容易にするために、流体移送プレート４０は、気体又は流体の圧縮位相においてシリンダ３内に発生する高圧から低圧環境１１を隔離する保護具９を嵌入する透孔１０を有する。

形状が透孔１に類似する保護具９は、円筒形状に形成することが好ましい。何故なら、これが、透孔１０の構造、従って、圧縮機１の製造を容易にするので、圧縮機１がより迅速に、且つ、より低コストで製造される。

この実施の形態では、保護具９は、嵌入部９ｃ、開口部９ａと閉鎖部９ｂを有して、磁気センサー８を収納するセンサー穴８’を有する大略コップ状部品を形成する。構造的に、嵌入部９ｃが透孔１０に締り嵌めされる、即ち、保護具９の寸法が透孔９よりも極微に大きいことにより、保護具９が弁板４上に堅固に着座されるので、シリンダ３内で圧縮されて、例えば、低圧環境１１の圧力より３０バール高い高圧に達する気体又は流体のシリンダ３からの漏れが防止されるように、保護具９が構成される。

閉鎖部９ｂは、弁板４の内面９ｂ’と同面にされ、この理由により、シリンダ３の透孔１０を超えない。これは、ピストン２によるセンサーへの衝撃の問題を解消するから、従来技術の騒音測定の問題が解決される。同時に、この構成では、誘導センサー８で測定された大きさの値の解読が、弁板４からのピストン２の距離に直接比例し、これが、圧縮機１の電子的監視を容易にするので、誘導センサー８が、ピストン２の衝突を防止するのに必要な点に正確に位置決めされる。

距離を測定する誘導センサー８が、保護具９の閉鎖部９ｂに対して位置決め及び好ましくは固定されると共に、ピストン２の行程の末端に位置決めされることが好ましい開口部９ａは、センサー穴８’を低圧環境１１にさらす。保護材９を製作する材料として、センサー８の磁気流れを極端に妨げない材料、例えば、ステンレス鋼を用いるべきである。明らかに、機械的及び電気的要件を満たす限り、他の適合する金属材料又は高分子材料さえも用いてもよい。

この実施の形態では、センサー８から抽出した信号を符号化及び解読する電子回路（不図示）への電気結線８８の通過が許容される上に、センサー８を高圧環境１１’から保護する目的が達成される。更に、開口部９ａが低圧環境１１内に位置決めされるので、圧力の絶えない変動によって影響される電気結線８８との干渉がない。本発明の保護具９に基づく別の明らかな利点は、電気結線８８へのアクセスが容易であることである。

本発明に基づく別の利点は、誘導センサー８がピストン２を構成する材料と直接協働すると共に、センサー８と協働する特定の磁気層をピストン２に設ける必要がない事実にある。ピストン２は、センサー８の磁界と干渉する干渉する材料、例えば、鋳鉄、アルミニウム、銅等で形成されるべきである。

透孔１０と保護具９は、シリンダ３のいかなる他の点に、又は、圧縮機１のいかなる他の構造に設けてもよい。同様に、保護具９内のセンサー８の位置は、どのような構造上の構成を有してもよい。

更に、本発明の好ましい実施の形態にかかる図３に示すように、保護具９は、圧縮機に通常設けられる封止継手３’と適当な弁板４の間に固定される。この場合、保護具９と透孔１０の寸法公差を厳密に制御する必要がない。この実施の形態では、弁板４は、保護具９に好ましくは設けられる突起端９２を固定する凹所９１を更に有する。

図４は、本発明の別の好ましい実施の形態を示す。この場合、弁板４の透孔１０は、保護具９の代わりに保護ディスク９０によって閉鎖されている。

この実施の形態では、透孔１０が閉鎖されて、穴１０’が形成される。この場合、保護ディスク９０の固定は、保護ディスク９０に比例的に形成した凹所９３で行われ、凹所９３は、シリンダ３の内面上に設けられている。この場合、センサー８は、保護ディスク９０の裏面に固定される。

本発明にかかるセンサー保護具を備える流体ポンプの断面図である。 本発明にかかるセンサー保護具の詳細断面図である。 本発明の保護具の第２の実施の形態である。 本発明の保護具の第３の実施の形態の断面図である。

符号の説明

１ リニア圧縮機
２ ピストン
３ シリンダ
４ 弁板
６ 磁石
７ コイルばね
８ 誘導センサー
９ 保護具
４０ 流体移送プレート
６６ モータ
９８ センサー組立物

Claims (19)

1. シリンダ（３）内を軸方向に移動自在のピストン（２）と、センサー組立物（９８）とを備え、又、シリンダ（３）が、シリンダ閉鎖用の流体移送プレート(４０)を含む一方、ピストン（２）が、流体移送プレート（４０）に向けて移動させられると共に気体又は流体を低圧環境（１１）から捕捉し、更に、センサー組立物（９８）が、流体移送プレート（４０）と連係する誘導センサー(８)を含み、且つ、誘導センサー（８）が、低圧環境（１１）と接触して配置されていることを特徴とする流体ポンプ（１）。
2. 流体移送プレート（４０）が、保護具(９)と協働する透孔（１０）を設けた弁板(４)を含み、又、保護具（９）が、誘導センサー（８）と連係する少なくとも１個のセンサー穴（８’）を有する請求項１に記載の流体ポンプ。
3. 誘導センサー（８）が、ピストン（２）の方向に磁界を発射する請求項２に記載の流体ポンプ。
4. 保護具（９）が、嵌入部（９ｃ）、開口部（９ａ）と閉鎖部（９ｂ)を含み、又、嵌入部（９ｃ）が、透孔（１０）と協働連係される一方、閉鎖部（９ｂ）が、シリンダ（３）の内面（９ｂ’）と同面にされ、更に、開口部（９ａ）がセンサー穴（８’）を含む請求項３に記載の流体ポンプ。
5. 弁板（４）が、低圧環境（１１）と連係する吸込弁（４ａ）と、高圧環境（１１’）と連係する吐出し弁（４ｂ）とを含み、又、開口部（９ａ）が低圧環境（１１）と接触する一方、閉鎖部（９ｂ）が高圧環境（１１’）と接触する請求項４に記載の流体ポンプ。
6. 保護具（９）が、透孔（１０）と大略同じ形状を有する請求項５に記載の流体ポンプ。
7. 保護具（９）が、低透磁率を有する材料から成る請求項１乃至６のいずれかに記載の流体ポンプ。
8. 誘導センサー（８）が、保護具（９）の閉鎖部（９ｂ）に固定された請求項１乃至７のいずれかに記載の流体ポンプ。
9. 弁板（４）が、保護具（９）を固定するための凹所（９１）を有し、又、保護具（９）が、突起端（９２）を含むと共に封止継手（３’）によって弁板（４）に固定される請求項２に記載の流体ポンプ。
10. 弁板（４）が、保護ディスク（９０）を固定するための凹所（９３）を有し、又、保護ディスク（９０）が、誘導センサー（８）を設置するための穴（１０’）を形成する請求項２に記載の流体ポンプ。
11. 保護具（９）と連係する透孔（１０）を設けた弁板（４）を備え、又、保護具（９）が、透孔（１０）と協働すると共に、誘導センサー（８）と連係する少なくとも１個のセンサー穴（８’）を有することを特徴とする特に流体ポンプ（１）に適用される流体移送プレート（４０）。
12. 保護具（９）が、嵌入部（９ｃ）、開口部（９ａ）と閉鎖部（９ｂ)を含み、又、嵌入部（９ｃ）が、透孔（１０）と協働連係される一方、閉鎖部（９ｂ）が、シリンダ（３）の内面（９ｂ’）と同面にされ、更に、開口部（９ａ）がセンサー穴（８’）を含む請求項１１に記載の流体移送プレート（４０）。
13. 保護具（９）を固定するための凹所（９１）を有し、又、保護具（９）が、突起端（９２）を含むと共に封止継手によって弁板（４）に固定される請求項１１に記載の流体移送プレート。
14. 弁板（４）が、保護ディスク（９０）を固定するための凹所（９３）を有し、又、保護ディスク（９０）が、誘導センサー（８）を設置するための穴（１０’）を形成する請求項１１に記載の流体移送プレート。
15. 特にピストン（２）の位置を検出するのに適用される流体ポンプ（１）用誘導センサー（８）において、
    ピストン（２）がシリンダ（３）内を軸方向に移動自在であり、又、流体ポンプ（１）が弁板（４）を備える一方、弁板（４）に設けた透孔（１０）に固定した保護具（９）に設置されることを特徴とする誘導センサー（８）。
16. 保護具（９）が、誘導センサー（８）を位置決めする穴（８’）を有する請求項１５に記載の誘導センサー。
17. 保護具（９）が、嵌入部（９ｃ）、開口部（９ａ）と閉鎖部（９ｂ)を含み、又、嵌入部（９ｃ）が、透孔（１０）と協働連係される一方、閉鎖部（９ｂ）が、シリンダ（３）の内面（９ｂ’）と同面にされ、更に、開口部（９ａ）がセンサー穴（８’）を含む請求項１５に記載の誘導センサー。
18. 保護具（９）が、弁板（４）の凹所（９１）と連係する突起端（９２）を含むと共に、封止継手（３’）によって弁板（４）に固定される請求項１２に記載の誘導センサー。
19. 弁板（４）に設けた凹所（９３）に固定された保護ディスク（９０）に固定される請求項１５に記載の誘導センサー。
    

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