JP2004522037A - リニアモーターを備える往復動コンプレッサーのためのピストン潤滑システム - Google Patents

Abstract

オイルだめ（２）を内部に画定し且つシリンダー（４）を付設しており、その内部には、シリンダー（４）によって半径方向ギャップ（５）を画定する往復動ピストン（１０）が立設された密閉シェル（１）と、前記オイルだめ（２）から前記半径方向ギャップ（５）へ潤滑オイルを供給するポンプ手段（３）とを具備するタイプの、リニアモーターを備える往復動コンプレッサーのためのピストン潤滑システムであって、前記ポンプ手段に結合された下側端部（３１）、および前記ピストンにより担持され且つ前記半径方向ギャップに開口される上側端部（３２）を有するオイル供給ダクト（３０）と、前記ピストンによって担持され且つ前記半径方向ギャップに開口される入口端部（４１）および前記オイルだめに開口される反対の出口端部（４２）を有するオイル帰還ダクト（４０）とを備える。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、リニアモーターによって駆動され且つ冷蔵庫、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コンプレッサーのためのピストン潤滑システムに関し、そして、より詳細には、上述されたタイプの往復動コンプレッサーのための垂直シャフトを有するピストンの潤滑システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモーターによって駆動されるタイプのコンプレッサーであって、ガス圧縮およびガス吸入工程は、シリンダーの内部におけるピストンの軸方向の運動によって行なわれ、該シリンダーはシリンダーヘッドによって閉じられ且つ密閉シェルの内部に装備されていて、前記シリンダーヘッド内には、排気バルブおよび吸気バルブが配置され、それらバルブは、シリンダー内におけるガスの吸入および排出をコントロールする。ピストンは、電気的コイルのような磁気的構成要素を担持する作動手段によって駆動され、該コイルは、磁石のような磁気的要素によって発生される磁界にさらされており、該コンプレッサーの前記シェルに付設されたリニアモーターに適切に作用するように関連付けられている。
【０００３】
これらの構成は、概して、一定の圧縮を受けている２個のつるまきバネを与え、そしてそれらつるまきバネは、各々作動手段の隣接面に当接して設置されて、作動手段に抗して適切に作用するように装備されている。ピストン、作動手段の可動部品、磁気的構成要素、およびつるまきバネは、全体として、コンプレッサーの共振アッセンブリーを形成しており、そのアッセンブリーは、リニアモーターによって駆動され且つ往復直線運動を展開するための機能を有しており、シリンダーの内部でのピストンの運動が、排気バルブを通して、前記ガスが高圧力側に排出される点に到達するまで、吸気バルブにより導入されたガスに対する圧縮作用を発揮させるようにさせる。
【０００４】
ピストンの往復運動は、コンプレッサーに対して充分な性能を確実にするために、摩擦および摩損を最小化するための潤滑システムを必要とする。
【０００５】
当該技術から知られる構造においては、シリンダーおよびピストンに対する潤滑オイルの供給は、同一出願人のブラジル国特許出願第０００４２８６−２号明細書、または国際公開第９７／０１０３２号パンフレットおよび国際公開第９７／０１０３３号パンフレットに提示されたような、シリンダーに収容されたチャンネルによって、遠心力および機械的抵抗の原理を用いる潤滑システムを通してなされる。これらのチャンネルは、潤滑される領域への困難なアクセスに起因して、複雑な構造からなっており、それらがいくつかの構成要素を通過するので、注意深い封止を必要とする。
【０００６】
既知の解決法の一つにおいて、ピストン／シリンダーアッセンブリーへオイルを供給するために、オイルだめに関連する小さな圧力格差を発生する、コンプレッサー吸入ガス流に、毛細管を通して前記オイルを吸い込み、それをコンプレッサーにより吸い込まれたガスと混合し、前記混合物が吸入バルブ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領域を潤滑するようにさせることが必要である。一定の状況においてコンプレッサーにより吸入される低ガス流の機能として、この構造は、潤滑に関する低い効率を呈する。
【０００７】
他の既知の構造の一つ（国際公開第９７／０１０３３号パンフレット）において、ピストンの圧縮力および吸入力は、潤滑オイルをオイルだめから、毛細管を通して、シリンダーの周りに形成された上部の貯蔵部へ転位させるために使用され、前記上部の貯蔵部は、そのシリンダー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おり、そしてそれは、ピストンが吸入運動を行なっているときに、ピストンからシリンダーギャップ内にオイルを導入し、且つピストンが逆の運動を行なっているときに前記オイルを排出するのに役立つ。オイルは、コンプレッサーのバルブ板に形成された多数のチャンネル内に吐出され、さらに吸入流を供給し、前記オイルをシリンダーへ再流入させる。
【０００８】
他の既知の解決法（国際公開第９７／０１０３２号パンフレット）は、シリンダーの外側に形成されたキャビティーの内部で往復的に運動する、共振質量を用い、前記共振質量は、一方向に移動している間にオイルだめからオイルを引き出し、前記オイルは、管を通り且つ、前記キャビティーへのオイルの吸入のみを許可する、逆止弁を通って通過し、該キャビティーは、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。前記キャビティー内におけるオイルは、共振質量が他の方向へ移動し且つ逆止弁を通過するときに放出され、それは前記キャビティーからのオイルの吐出のみを許可する。機能的ではあるけれども、この解決法は製造することが困難であり、そしてその構造は、多くの構成要素を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ピストンおよびシリンダーの継続的で且つ適切な潤滑を結果的に生じ、シリンダーを通してオイルを伝導するためのチャンネルの設備なしに前記潤滑が得られることを可能とする、簡単な構造の、往復動コンプレッサーのためのピストン潤滑システムを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、上述された特徴に加えて、ピストンの外側側壁とシリンダーの内側側壁との間の領域への最小限度の加圧によって潤滑が達成されることを可能とする往復動コンプレッサーのためのピストン潤滑システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的および他の目的は、オイルだめを内部に画定し且つシリンダーを付設しており、その内部には、シリンダーによって半径方向ギャップを画定する上端領域およびボディー領域を有する往復動ピストンが立設された密閉シェルと、前記オイルだめから前記半径方向ギャップへ潤滑オイルを供給するポンプ手段とを具備するタイプの、リニアモーターを備える往復動コンプレッサーのためのピストン潤滑システムであって、前記システムが、前記ポンプ手段に結合された下側端部、および前記ピストンにより担持され且つ前記半径方向ギャップに開口される上側端部を有する少なくとも１つのオイル供給ダクトと、前記ピストンによって担持され且つ前記半径方向ギャップに開口される端部および前記オイルだめに開口される逆の端部を有する少なくとも１つのオイル帰還ダクトとを備えるシステムを通して達成される。
【００１２】
本発明は、添付された図面を参照して、以下に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、そこから潤滑オイルがポンプ手段３、例えば、同一出願人によるブラジル国特許出願第０００４２８６−２号明細書に記述されているタイプのポンプを介して、シェル１の内部に付設されており往復動ピストン１０を立設しているシリンダー４の内部へポンプ送りされるオイルだめ２を、その内部に定義している密閉シェル１を呈示している、（冷却システムに適用されるタイプの）リニアモーターを備える往復動コンプレッサーのためのピストン潤滑システムを記述している。図解されたピストン１０は、管状タイプからなり、そしてシリンダー４によって半径方向ギャップ５を画定する上端領域１１およびボディー領域１２を呈しており、前記ポンプ手段３は、オイルだめ２から半径方向ギャップ５へ潤滑オイルを供給する。
【００１４】
シリンダー４は、シリンダーヘッド２０によって閉じられ、そこには吸入バルブ２１と排出バルブ２２が配置されて、それらはシリンダー４内においてガスの吸入および排出をコントロールする。ピストン１０の上端領域１１とシリンダーヘッドとの間は、圧縮チェンバー２３が定義される。
【００１５】
図解された実施の形態においては、半径方向ギャップ５の領域は、直径の縮小によって画定され、その縮小は、ピストン１０の上端領域１０に対する下方の軸方向の延長部分に沿って提供される。リニアモーターを備える往復動密閉コンプレッサーにおいて、ピストン１０の往復運動は、リニアモーターによって駆動される磁気的構成要素７を支持するアクチュエーター６を通して生じさせられる。ピストン１０は、例えば、アクチュエーター６に対して一定の圧縮状態におかれた一対のつるまきバネによって形成される、バネ手段８に結合され、ピストン１０は、磁気的構成要素と一緒に、コンプレッサーの共振アッセンブリーを形成する。コンプレッサーの非共振アッセンブリーは、シリンダー４、コンプレッサーの吸入−排出システム、およびそのリニアモーターを具備する。
【００１６】
本発明によれば、ポンプ手段３によってポンプ送りされるオイルは、少なくとも１つの、後に説明されるオイル供給ダクト３０を通して半径方向ギャップ５に達し、該オイル供給ダクトは、ポンプ手段３に連結された下側端部３１と、ピストン１０により担持され且つ半径方向ギャップ５に開口される上側端部３２とを有し、前記オイルは、少なくとも１つの、後に説明されるオイル帰還ダクト４０によって、オイルだめ２に帰還し、該オイル帰還ダクトは、ピストン１０によって担持され且つ半径方向ギャップ５に開口される入口端部４１と、オイルだめ２に開口される出口端部４２を有する。
【００１７】
以下に説明される構造上の選択肢において、オイル供給ダクト３０およびオイル帰還ダクト３０の部品の少なくとも１つは、ピストン１０へのその内部延長部分を与える。
【００１８】
本発明によれば、オイル供給ダクト３０は、少なくとも１つの供給軸方向部分３３と、少なくとも１つの供給半径方向部分３４とを具備し、それらは、ピストン１０の内部に画定され、各前記供給軸方向部分３３は、オイルだめ２および少なくとも１つの供給半径方向部分３４と流体連通しており、各供給半径方向部分３４は、半径方向ギャップ５の領域内にてピストン１０の側面に開口されている。
【００１９】
図１に図解された構造においては、オイル供給ダクト３０の供給軸方向部分３３は、管状ピストンロッド１３の内部に定義され、該管状ピストンロッドは、下側端部によってポンプ手段３に連結され且つ、例えば半径方向チャンネルの形態で、複数の供給半径方向部分３４に開口される上側端部を有しており、該供給半径方向部分は、実質的に垂直式で且つピストン１０の軸線に直交し、そしてピストン１０のボディー領域１２内に、その最上部領域１１の下方に生成される。
【００２０】
本発明の構造的形態に従えば、オイル帰還ダクト４０は、例えば概して垂直式で且つピストン１０の軸線に対して直交する、複数の半径方向穿孔によって画定され、そして該穿孔は、前記ピストン１０の側壁に、その供給半径方向部分３４の下方に、作成される。
【００２１】
図１に図解された構造的な選択肢においては、オイル帰還ダクト４０の入口端部４１に達する潤滑オイルは、オイルだめ２に達し、前記ピストン１０の内部側面に沿って流下し、そしてオイルは、１つまたはそれより多くの内部溝（図解されていない）によって案内されても良い。
【００２２】
本発明の他の構造的選択肢においては、潤滑オイルは、ピストン１０の外部側面に作られる溝によって、またはオイルだめ２に開口される、前記ピストン１０（該ピストンは中実である）の軸方向延長の部分に沿って作られる軸方向チャンネルによって、画定されるオイル帰還ダクト４０を通してオイルだめ２に達する。
【００２３】
図２から図５に図解された構成において、ピストン潤滑システムは、他のオイル帰還ダクト４０をも有しており、そのオイル帰還ダクトは、半径方向ギャップ５内に存在するオイルを、ピストン１０の外部側面によってオイルだめ２に案内する。この構成において、ピストン１０は、直径の縮小を呈している部分の下方に、その延長の部分における直径の拡大により画定されるベアリングリング１６を有し、且つ半径方向ギャップ５を定義し、前記ベアリングリング１６は、例えば前記ベアリングリング１６の延長部に沿って作成される軸方向にまたはらせん方向に展開される形態での、少なくとも１つのオイル帰還ダクト４０を与える。
【００２４】
本発明のピストン１０の構造において、ピストン１０は、図解に従えば、２つの機能的領域、すなわちピストン１０の振動と共に動作するピストン最上領域１１と、ベアリング手段として、圧縮チェンバー２３をより良好に封止するための、封止手段として作用し、且つピストン１０上の半径方向の作用力を吸収し且つ最小の粘性摩擦を発生するベアリングリング１６と、を有している。
【００２５】
ピストン最上領域１１は、半径方向ギャップ５の領域を圧縮チェンバー２３から実質的に分離する、狭いギャップを与える。
【００２６】
ベアリングリング１６は、ピストン１０の軸方向の延長部のある一定の位置に設けられ、当該位置は、コンプレッサーの動作の間におけるモーメントの影響を最小にするように計算されている。
【００２７】
本発明の構成によれば、半径方向ギャップ５へポンプ送りされる潤滑オイルは、この領域に包含され且つオイル帰還ダクトを通してオイルだめ２に帰還する。このオイルの一部は、ベアリングリング１６を通して作られる各オイル帰還ダクト４０を通して前記オイルだめ２に帰還する。オイル帰還における作動に加えて、ピストン１０の外部側面に設けられるオイル帰還ダクト４０も、圧力軽減を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に従ってピストンの潤滑がなされる、リニアモーターによって駆動される往復動タイプの密閉コンプレッサーの概略的な長手方向の直径の断面図である。
【図２】図２は、本発明を実施する方法に従って構成された、本発明のピストンの概略的な側面図である。
【図３】図３は、図２に図解されたピストンの、前記図における線ＩＩＩ−ＩＩＩ線による、概略的な直径の横断面図である。
【図４】図４は、本発明を実施する他の方法に従って構成された、本発明のピストンの概略的な側面図である。
【図５】図５は、図４に図解されたピストンの、前記図における線ＩＶ−ＩＶ線による、概略的な直径の横断面図である。

Claims (10)

1. オイルだめ（２）を内部に画定し且つシリンダー（４）を付設しており、その内部には、シリンダー（４）によって半径方向ギャップ（５）を画定する上端領域（１１）およびボディー領域（１２）を有する往復動ピストン（１０）が立設された密閉シェル（１）と、前記オイルだめ（２）から前記半径方向ギャップ（５）へ潤滑オイルを供給するポンプ手段（３）とを具備するタイプの、リニアモーターを備える往復動コンプレッサーのためのピストン潤滑システムであって、前記ポンプ手段（３）に結合された下側端部（３１）、および前記ピストン（１０）により担持され且つ前記半径方向ギャップ（５）に開口される上側端部（３２）を有する少なくとも１つのオイル供給ダクト（３０）と、前記ピストン（１０）によって担持され且つ前記半径方向ギャップ（５）に開口される入口端部（４１）および前記オイルだめ（２）に開口される出口端部（４２）を有する少なくとも１つのオイル帰還ダクト（４０）とを備えることを特徴とする、システム。
2. オイル供給ダクト（３０）およびオイル帰還ダクト（４０）の少なくとも１つの部分は、前記ピストン（１０）の内部へのその延長の部分を有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記オイル供給ダクト（３０）は、少なくとも１つの供給軸上部分（３３）および少なくとも１つの供給半径方向部分（３４）を備え、各前記供給軸上部分（３３）は、オイルだめ（２）および少なくとも１つの供給半径方向部分に流体連通しており、各供給半径方向部分（３４）は、前記半径方向ギャップ（５）の領域内において前記ピストン（１０）の側面に開口されていることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 前記オイル供給ダクト（３０）は、ピストンロッド（１３）の内部に定義されるその供給軸上部分（３３）を有し、該部分は、下側端部によって前記ポンプ手段（３）に付設され且つ前記ピストン（１０）の上端領域（１１）の下方の、その前記ボディー領域（１２）内に作られる少なくとも１つの供給半径方向部分（３４）に開口される上側端部を有することを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記ピストン（１０）の側壁に作られた半径方向穿孔の形態で複数のオイル帰還ダクト（４０）を具備することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
6. 前記半径方向ギャップ（５）の領域には、前記ピストン（１０）が、その延長の部分に沿って得られる直径の縮小を有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
7. 前記ピストン（１０）は、直径の縮小を呈している部分の下方に、その延長の部分における直径の拡大によって画定されるベアリングリング（１６）を提供することを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
8. 前記ベアリングリング（１６）は、前記ピストン（１０）の外部側面に作られる少なくとも１つのオイル帰還ダクト（４０）を有することを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記ピストン（１０）の外部側面に作られる少なくとも１つのオイル帰還ダクト（４０）は、垂直式であることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
10. 前記ベアリングリング（１６）に作られる各オイル帰還ダクト（４０）は、らせん状の展開を有することを特徴とする、請求項８に記載のシステム。

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