JPH01244178A

JPH01244178A - 磁気軸受けを用いたピストン圧縮機構

Info

Publication number: JPH01244178A
Application number: JP3095189A
Authority: JP
Inventors: Maurice Brunet; モーリス・ブルーネ
Original assignee: Societe de Mecanique Magnetique SA
Current assignee: Societe de Mecanique Magnetique SA
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1989-09-28
Also published as: FR2627236B1; FR2627236A1; JPH0348354B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的〕〈産業上の利用分野〉本発明は少なくとも１つのシリンダと、シリンダライナ
と、ピストンと、ピストンリングと、連接棒により駆動
される直線運動部材に連結された端部を有するピストン
ロッドとを備えるピストン式圧縮機構に関する。

〈従来の技術〉水平ピストン式コンプレッサに於ては、シール用のピス
トンリングが、数１００ｋｇのオーダの重量を有するピ
ストンによる負荷を受け、ピストンがシリンダ内にて運
動するに伴い、摩擦によりピストンリングが激しく摩耗
する。従って、定期的にピストンリングを交換する必要
があり、そのために圧縮機の運転を一時停止しなければ
ならないという問題があった。

〈発明が解決しようとする課題〉このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、圧縮機に於けるシール用ピストンリングの寿命を延
長し、このような圧縮機の適応性を改善し、かつその保
守に要するコスト及び時間を削減し得るようなピストン
式圧縮機構を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉このような目的は、本発明によれば、少なくとも１つの
シリンダと、シリンダライナと、ピストンと、ピストン
リングと、連接棒により駆動される直線運動部材に連結
された端部を備えるピストンロッドとを備えるピストン
式圧縮機構において、前記ピストンロッド若しくはその
延長部の少なくとも１部が強磁性体からなり、少なくと
も１つの能動的ラジアル磁気軸受が、前記強磁性体部分
に対向するように配設されていることを特徴とする圧縮
機構を提供することにより達成される。

本発明のある特徴によれば、少なくとも１つの誘導式ラ
ジアル変位センサが、前記ラジアル半袖受の近傍にあっ
て、前記強磁性体部分の下面に対向するように配設され
ている。特に、前記強磁性体部分が、少なくとも前記磁
気半軸受と共働する上半分の部分に設けられた溝を有す
ると良い。

本発明のある好適実施例によれば、前記強磁性体部分が
、前記ピストンに対して、前記ピストンロッドとは相反
する側に設けられており、前記強磁性体部分が、該部分
を受容する前記シリンダの側の圧縮機と等しい圧力を有
する空室を郭成する比較的小型の補助シリンダ内に位置
している。

〈作用〉このようにして、磁気軸受を設けたことにより、直線運
動部材とピストンとの間に延在するピストンロッドの長
さを延長することを必要とすることなく、容易に、本発
明を既存の装置に適合させることができる。実際、シリ
ンダの一方の端板を取外した後、ピストンに補助的なピ
ストンロッドを固着し、小型の補助シリンダを設けるこ
とは比較的困難を伴うことな〈実施可能である。

〈実施例〉以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図は、円筒形をなすハウジング６０内に摺動自在に
支持されたピストンロッドの延長部として設けられたロ
ッド部材５０を示し、このロッド部材５０は円筒形のハ
ウジング６０との間に空室７０を郭成している。

ピストンロッドは数１００ｋｇのオーダーの重量を有す
るピストンに連結されている。前記したように、このよ
うなピストンに於けるピストンリングは摩擦により著し
い摩耗を受ける。この問題を解消し、ピストンリングの
寿命を増大させるために、本発明に基づくロッド部材５
０はピストンロッドと整合しかつ強磁性体からなり、ピ
ストン及びピストンロッドの運動の間に、ロッド部材５
０の一部が、ピストンリングの負荷を軽減するための能
動的ラジアル磁気軸受１００に常時支持されている。そ
こで、強磁性体材料からなるロッド部材５０は、渦電流
による損失を軽減させるために、積層鉄板からなるもの
でなく、むしろ複数の環状溝５１を備えるものであるの
が望ましい。本実施例に於ては、ピストンロッドの延長
部としてのロッド部材５０、即ち磁気軸受１００の可動
コアとして機能する補助ロッドは、その軸線方向の運動
速度が小さいことにより、積層鉄板からなるものでない
にも拘らず、渦電流に起因する損失をそれほど引き起こ
すことがない。第１図に於ては、ピストンのストローク
の両端に於ける補助ピストンロッドをなすロッド部材５
０の２つの異なる状態に対応する断面図が示されている
。

第１図及び第３図に示された能動的磁気軸受１００はラ
ジアル式のものであって、補助ロッドをなすロッド部材
５０の上半分と共働するような半軸光からなるものであ
って良い。磁気軸受１００のステータは、コイル１０２
を備える電磁石１０１を有する。実施例に於ては、第３
図に良く示されているように、ラジアル磁気軸受１００
のステータは、ロッド部材５０を通過する垂直な軸線方
向面の両側に約４５度の角度をなすように配設された２
つのＵ字形の電磁石１０３．１０４を備えている。ラジ
アル磁気軸受１００のエアギャップ７１は、約０．８〜
１．　２ｍｍの大きさを有する。

第１図に示されるように、継手１３２に於て終息する通
路１３１が、その内端部に設けられた磁気軸受１００及
びそのセンサ１１０から、継手１３２を経て、能動磁気
軸受１００を変位信号の関数としてサーボ制御するため
の（図示外の）電子回路との間に至る（同じく図示外の
）ワイヤを保護している。

ピストンロッドのロッド部材５０即ち補助ロッドの半径
方向変位を検出するためのセンサ１１０は誘導式のもの
であって良く、ヨーク１１１とそ−一れに巻かれたコイ
ル１１２とを有する。第２図に良く示されているように
、誘導式センサ１１０は、ロッド部材５０を通過する垂
直な軸線方向面の両側に約４５度の角度をなして配設さ
れかつロッド部材５０の下面に対向する２つのアセンブ
リ１１３．１１４を備えている。両アセンブリ１１３．
１１４は、可動円筒形部材の半径方向位置を検出するた
めの１対の電磁石をなす従来形式のものであって良い。

着陸装置１２０は、磁気軸受１００の非作動時または故
障時に、センサ１１０のステータ及び磁気軸受１００の
ステータとロッド部材５０とが当接するのを回避するよ
うに強磁性体からなるロッド部材５０を受容するように
設けられている。着陸装置１２０は、第４図に良く示さ
れているように、ロッド部材５０に対して、９０度の間
隔をおいて設けられた４つの領域に於て当接するように
、互いに直交する２つの軸線方向面に沿って配設された
４つのローラ１２１を備えている。。

−磁気軸受が作動中であって、ロッド部材５０が釣合位
置に保持された時、ローラ１２１の表面は磁気軸受１０
０のエアギャップ７１の半分に対応する約領　５〜０．
６ｍｍの大きさの空隙７２をおいてロッド部材５０から
離間する。

第５図は各ピストンに対して本発明を適用し得るような
水平往復動式圧縮機を示す。この圧縮機は、ガイド４．
１４により摺動自在に支持されたスライダ３．１３に蝶
着された小端部を備える連接棒２．１２を受容するケー
シング１を備えている。スライダ３．１３に連結された
ピストンロッド５．１５は、ライナ８．１８を有するシ
リンダ６．１６内にて軸線方向に沿ってピストン７．１
７を駆動する。第５図に於て、符号９．１つは、装置の
高圧及び低圧端に於てピストンロッドとシリンダとの間
の摺動部分をシールするためのシール部材を示す。高圧
端に於て、ガス状の流体が開口２１から導入され、出口
２２から排出される。

低圧端に於て、ガス状流体が開口３１から導入され、出
口３２から排出される。第５図に示された圧縮機に於け
る各ピストンロッド５．１５は、圧縮機の作動中にピス
トン７．１７のピストンリングに加わる力を軽減するた
めに対応するピストン７．１７の近傍に配設された、第
１図〜第４図に示されたような追加の支持手段と共働す
るべく適合されている。

図示されていない第１の実施例に於ては、追加の支持手
段が、ピストンロッド５．１５の一体的な部分としての
、強磁性体からなるロッド部材の周囲に設けられている
。しかしながら、これはピストンロッド５．１５の全長
を増大させ、スライダ３．１３と対応するピストン７．
１７との間の部分のピストンロッドの剛性を低下させる
。更に、追加の支持手段を、アクセスが困難な圧縮機の
部分に設置する必要があることから、既存の装置に適合
させるのが困難である。

第１図〜第５図に示された第２の実施例に於ては、追加
の支持手段が、対応するピストン７．１７の、ピストン
ロッド５．１５とは相反する側から延出する補助的ピス
トンロッド５５．１５５をなす強磁性体からなるロッド
部材５０の回りに配設されている。補助的なピストンロ
ッド５５．１５５は、第５図に良く示されているように
、補助的ピストンロッド５５．１５５を受容するシリン
ダ６．１６の内側と同一の圧力下にある空室を郭成する
小型の補助シリンダ６６．１６６内に位置している。

第２の実施例は、既存の装置を改造することにより実現
するのに適している点で有利である。第１図〜第４図に
示されたような追加の支持手段を取り付けるには、従来
からピストンリングを交換するためにピストンに対する
アクセスを可能にするために行なわれているように、シ
リンダ６．１６の端板８０．１８０を取り外し、強磁性
体からなるロッド部材５０を設けるためにピストン７．
１７の端面に補助的ピストンロッド５５．１５５を固着
し、補助的ピストン５５．１５５の回りに小型の補助シ
リンダ６６．１６６を形成するために、シリンダ６．１
６の端板８０．１８０を適合させ、更に第１図〜第４図
に示されたような追加の支持手段を取着するためのハウ
ジング９０．１９０を形成すれば良い。

上記した実施例に於て、言うまでもなく、ピストンロッ
ド５．１５及び補助ピストンロッド５５．１５５は、ピ
ストン７．１７を貫通し、その両端部から突出する単一
のロッドからなるものであっても良い。

更に、本発明は、ピストンの数に関わらず、例えば４本
以上のピストンを備える圧縮機等にも等しく適用可能で
、各ピストンについて、そのピストンリングの摩耗を軽
減させるような支持手段を設けることができる。

また、本発明は磁気半軸受のみに適用されるものでなく
、通常のラジアル磁気軸受のように全周に電磁石とセン
サが各々配置された能動型ラジアル磁気軸受を用いれば
、縦型ピストン圧縮機にも適用できる。この縦型ピスト
ン圧縮機においては、クランク運動によるピストンのサ
イドフォースを軽減できることから、ピストンリングの
摩耗が軽減され、更には作用媒体（圧縮気体等）の摩耗
粉による汚染も軽減できる。

以上、好適な実施例として本発明を圧縮機に適用した例
について述べたが、本発明は圧縮機のみに限定されるも
のでなく、内燃機関やポンプ等においても利用できるこ
とはいうまでもない。また、能動的ラジアル磁気軸受の
代わりに受動的ラジアル軸受または永久磁石を使用して
も同様な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧縮機に於て水平ピストンを補助的に支持する
ためのラジアル式磁気軸受を示す軸線方向断面図である
。第２図は第１図の■−■線について見たラジアル変位セ
ンサの断面図である。第３図は第１図の■−■線について見たラジアル磁気軸
受の断面図である。第４図は第１図の磁気軸受について用いられた着陸装置
を示す第１図に於けるＩＶ−ＩＶ線について見た断面図
である。第５図は本発明が適用された水平往復ピストン式圧縮機
を単純化して示す断面図である。１・・・ケーシング２．１２・・・連接棒３．１３・・・スライダ４．１４・・・ガイド５．１５・・・ピストンロッド６．１６・・・シリンダ７．１７・・・ピストン８．１８・・・ライナ９．１９・・・シール２１．３１・・・開口２２．３２・・・出口５０・・・ロッド部材５５．１５５・・・補助ピストンロッド６６．１６６・
・・補助シリンダ７０・・・空室７１・・・エアギャップ７２・・・空隙８０．１８０・・・端板９０．１９０・・・ハウジング１００・・・磁気軸受１０１・・・電磁石１０２・・・コイル１０３．１０４・・・電磁石１１０・・・変位センサ１１１・・・ヨーク１１２・・・コイル１１３．１１４・・・アセンブリ１２０・・・着陸装置１２１・・・ローラ特許出願人　ソシエテ・デ・メカニーク・マグネテーク
・エスアー

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも１つのシリンダと、シリンダライナと、
ピストンと、ピストンリングと、連接棒により駆動され
る直線運動部材に連結された端部を備えるピストンロッ
ドとを備えるピストン式圧縮機構において、前記ピストンロッドもしくはその延長部の少なくとも１
部が強磁性体からなり、少なくとも１つの能動的ラジア
ル磁気軸受が、前記強磁性体部分に対向するように配設
されていることを特徴とするピストン圧縮機構。２、少なくとも１つのシリンダと、シリンダライナと、
ピストンと、ピストンリングと、連接棒により駆動され
る直線運動部材に連結された端部を備えるピストンロッ
ドとを備える水平ピストン式圧縮機構において、前記ピストンロッドもしくはその延長部の少なくとも１
部が強磁性体からなり、少なくとも１つの能動的ラジア
ル磁気半軸受が、前記強磁性体部分に対向するように配
設されていることを特徴とする水平ピストン圧縮機構。３、少なくとも１つの誘導式ラジアル変位センサが、前
記ラジアル半軸受の近傍にあって、前記強磁性体部分の
下面に対向するように配設されていることを特徴とする
請求項２に記載の圧縮機構。４、前記強磁性体が、少なくとも前記ラジアル磁気半軸
受と共働する上半分の部分に設けられた溝を有すること
を特徴とする請求項２若しくは３に記載の圧縮機構。５、前記ラジアル磁気半軸受が、垂直な軸線方向面の両
側に対して約４５度の角度をなすように配設された２つ
の電磁石を備えることを特徴とする請求項２乃至４のい
ずれかに記載の圧縮機構。６、前記ラジアル磁気軸受または前記ラジアル磁気半軸
受の近傍に前記強磁性体部分を囲繞するべく配設された
ローラ式着陸装置が備えられていることを特徴とする請
求項１乃至５のいずれかに記載の圧縮機構。７、前記ラジアル磁気軸受または前記ラジアル磁気半軸
受のエアギャップが０．８乃至１．２ｍｍの大きさを有
し、前記着陸装置のローラと前記強磁性体部分の外面と
の間の空隙が約０．５乃至０．６ｍｍであることを特徴
とする請求項１乃至６のいずれかに記載の圧縮機構。８、前記強磁性体部分が、前記ピストンに対して、前記
ピストンロッドとは相反する側に設けられており、前記
強磁性体部分が、該部分を受容する前記シリンダの側の
圧縮機と等しい圧力を有する空室を郭成する比較的小型
の補助シリンダ内に位置していることを特徴とする請求
項１乃至７のいずれかに記載の圧縮機構。