(57)【要約】  本発明は、サイズ及び寸法許容差によらず、気体流量がその内部区分の変形によって調整されるように一定流量を確保とすることのできる静圧気体ベアリングのための制限器（１６、１７）に関する。更に、目的の気体流量値を確保する静圧気体ベアリングのための制限器の製造を確実とする方法が提供される。
2015505925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）の内部区分の少なくとも一部の変形工程によって形成されたことを特徴とする流動制限器。
【請求項２】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、前記変形工程が扁平化によるものであることを特徴とする請求項１に記載の流量制限器。
【請求項３】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、前記変形工程が折り曲げによるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量制限器。
【請求項４】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、前記変形工程が、ブロー成形によるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項５】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、前記変形工程が、局所的、部分的又は全体的になされることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項６】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、前記変形工程が、同時に、部分的且つ局所的になされることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項７】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）が金属材料からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項８】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）が高分子材料からなることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項９】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）がガラスセラミック材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項１０】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）がマイクロチューブであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項１１】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）の内部区分の少なくとも一部が変形されたことを特徴とする流量制限器。
【請求項１２】
流量制限器（１６、１７）を備えたリニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）が金属材料からなることを特徴とする請求項１１に記載の流量制限器。
【請求項１３】
流量制限器（１６、１７）を備えたリニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）が高分子材料からなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の流量制限器。
【請求項１４】
流量制限器（１６、１７）を備えたリニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）がガラスセラミック材料からなることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項１５】
流量制限器（１６、１７）を備えたリニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）がマイクロチューブであることを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項１６】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、
（ｉ）前記流量制限器（１６、１７）の少なくとも一部において前記流量制限器（１６、１７）の内部区分を変形する工程と、
（ｉｉ）前記流量制限器（１６、１７）内の流体の流量を計測する工程と、
（ｉｉｉ）計測された流体の流量値を所定の値と比較する工程と、
（ｉｖ）前記流体の流量値が特定値から外れている場合には、工程（ｉ）へと戻す工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１７】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）と工程（ｉｉ）との間において、前記流量制限器の変形された部分の弾性復帰のための待ち時間を提供する中間工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が、塑性成形の方法の任意の形式によって実行されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１９】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が扁平化によって実行されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２０】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が折り曲げによって実行されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２１】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形がブロー成形によってなされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２２】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が全体的になされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２３】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が部分的になされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２４】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が局所的になされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２５】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が、同時に、部分的且つ局所的になされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２６】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が、扁平化によって実行されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項２７】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載のリニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）を少なくとも具備することを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却のためのリニア圧縮機に設けられるシリンダー内のピストンの静圧気体ベアリングのための制限器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、冷却回路の基本的な構造は４つの構成要素を備えており、すなわち、圧縮機、凝縮機、膨張機、及び、蒸発機を備える。これらの要素は、冷却回路を特徴としており、流体回路は、内部環境の温度が下がることを可能とするように、そこから熱を引き出し、冷却回路を構成する要素によって、それを外部環境へと置き換える。
【０００３】
冷却回路を循環する流体は、圧縮機、凝縮機、膨張バルブ、蒸発機、そして再び圧縮機に戻るという順路を繰り返して通過し、これにより閉じたサイクルを構成する。この循環の間、流体は、圧力変化と温度変化を受け、これは、気体状態や液体状態など、その状態を変化させる原因となる。
【０００４】
冷却回路では、圧縮機が冷却システムの中心的な役割を担い、システムの構成要素に沿った冷却流体の流れを形成する。圧縮機は、その内部に供給された圧力を上昇させることによって冷却流体の温度を上昇させ、その流体を回路内で循環させる。
【０００５】
従って、冷却回路における圧縮機の重要性は否定できない。あらゆる種類の圧縮機が冷却システムに使用されているが、ここでは本発明の分野におけるリニア圧縮機に焦点を当てる。
【０００６】
ピストンとシリンダーとは相対的な運動を行うため、ピストンのベアリングの構成が必要となる。このベアリング構成は、ピストンの外径とシリンダーの内径との間の隙間の流体であって、ピストン及び／又はシリンダー間の接触と、続く早期の摩耗及び損傷と、を防ぐ流体によって構成される。２つの構成要素間の流体の存在は、それらの間の摩耗を低減するように機能するものともみなされ、すなわち、圧縮機の機械的損失が小さくなる。
【０００７】
ピストンのベアリングの形態の一つとして静圧気体ベアリングによるものがあり、この静圧気体軸受ベアリングは、気体のクッションをピストンとシリンダーとの間に実質的に形成し、両構成要素間において摩耗や傷が発生するのを防止する。この種のベアリング構成を使用する一つの理由は、気体の粘性摩擦係数が、油のそれよりも極めて小さいという事実によるものであり、これにより静圧気体ベアリング構成のシステム内に散逸するエネルギーが、油を使用した潤滑よりも極めて少ないため、圧縮機の歩留まりを向上させることができる。
【０００８】
気体の圧縮機構は、シリンダー内のピストンが軸線上を揺動運動することによって達成される。シリンダーの上端にはヘッドが形成され、ピストン及びシリンダーと共同して圧縮チャンバーを構成する。このヘッドには、吐出バルブと吸引バルブが設けられている。これらのバルブによって、シリンダー内の気体の流入と流出が調整される。一方で、ピストンは、圧縮機のリニアモーターに接続されたアクチュエーターによって駆動される。
【０００９】
リニアモーターによって駆動される圧縮機のピストンは、二者択一的な（alternative）直線運動を行う機能を備えており、これは、シリンダー内のピストンの動きによって圧縮作用が生じ、気体が吸引バルブによって所定の地点まで吸引され、そこから吐出バルブを通して高圧側に吐出されることを意味する。
【００１０】
静圧気体ベアリング構成を正しく作動させるためには、シリンダーを外部で包囲する高圧領域と、ピストンとシリンダーの間に形成された隙間との間に流動制限器を使用する必要がある。この制限器は、ベアリング構成領域における圧力を制御して気体の流れを規制する。
【００１１】
あらゆる解決策が考えられる中で、ピストンの静圧気体ベアリング構成には、冷却回路に使用される、まさにその気体を使用するのが一般的である。従って、気体が、冷却システムの蒸発機において冷気を発生させるという、その本質的な機能から逸脱するため、ベアリング構成に使用される気体の全ては圧縮機の効率を損失させる。従って、ベアリング構成における気体の流れは、圧縮機の効率が損なわれないように、可能な限り小さいのが好ましい。
【００１２】
基本的に、気体の流れの制限は、制限器の長さと内径寸法に依存する。ある大きさにおいて、気体の流れの断面が大きいと、すなわち内径が大きいと、それだけ気体の流れに作用する制限が小さくなる。これら二つの変数（流れに対する断面と長さ）に基づいて、圧縮機のあらゆるベアリング制限器に要求される荷重損失を求めることが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
市場に商品として出回っているマイクロチューブの許容誤差は、公称内径に対して非常に大きい。この内径の変動は、気体の流れの制限に非常に大きな変動を生じさせる可能性があり、その結果、二つの制限器間の流量が変動する可能性がある。こうした変動が、主にシリンダーの同じ領域に存在する複数の制限器の間で発生すると、こうした事態の発生がベアリングのバランスを崩す原因となる。
【００１４】
同じ領域において、複数の制限器の間で流れの変動が発生するのは好ましくないが、シリンダーの上部領域に設けられた制限器の流れが、シリンダーの下部領域に設けられた制限器の流れよりも大きいことが要求される。これは、ピストンは、それが上死点に達すると、圧縮チャンバー内の高圧に起因して支えを失うことによるからである。従って、シリンダーのこれら二つの領域に設けられた異なる制限器は、気体の流れに対する制限が異なるものとする必要がある。
【００１５】
いずれにしても、一定の流れを供給できるマイクロチューブを基礎とした制限器の製造を保証する解決策は見出されていない。これまで、製造工程において評価された特性は内径値であるが、上述したように、それを製造する技術と、その技術に対応して発生する製造誤差があるため、それによって異なる制限器に同じ流れが保証されるものではない。そ。
【００１６】
従って、品質管理が、寸法によって行われる制限器が存在するのみであって、容量を制限することによって行われる制限器はこれまで存在しない。言い換えると、本発明は、それぞれの寸法は異なるが、同じ流れが保証される制限器の製造を実現するものである。
【００１７】
本発明は、大きさ及び寸法許容差に関係なく、一定の流れを保証する静圧気体ベアリング用の制限器を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、流れが、内部区分の変形という手段によって調節される静圧気体ベアリング用の制限器を提供することを目的とする。
【００１９】
さらに、本発明の目的は、静圧気体ベアリング用であり、所望の流量を保証する制限器の製造を確実とする方法を提供することにより実現される。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の目的は、静圧気体ベアリングにおける流体の流量制限チューブを提供することにより実現され、この制限器は、その内部区分の少なくとも一部を変形する工程によって形成することができる。
【００２１】
更に、本発明の目的は、リニア圧縮機の静圧気体ベアリング用の流体の流動制限器を提供することにより実現され、この制限器は、その内部区分の少なくとも一部が変形している。
【００２２】
更に、本発明の目的は、リニア圧縮機の静圧気体ベアリング用の流体の流量制限器の製造方法により実現され、（ｉ）制限器の少なくとも一部において制限器の内部区分を変形する工程と、（ｉｉ）制限器内の流体の流量を計測する工程と、（ｉｉｉ）計測された流体の流量値を所定の値と比較する工程と、（ｉｖ）流体の流量値が特定値から外れている場合には、工程（ｉ）へと戻す工程と、を含む。
【００２３】
本発明を、図で示す実施形態を元により詳細に説明する。図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】リニア圧縮機の断面図である。
【図２】従来の制限器の断面図である。
【図３ａ】局所的な（punctual）収縮部（constriction）を備える本発明に係る制限器の断面図である。
【図３ｂ】部分的な収縮部を備える本発明に係る制限器の断面図である。
【図３ｃ】全体的に収縮部を備える本発明に係る制限器の断面図である。
【図３ｄ】折り曲げた収縮部を備える本発明に係る制限器の断面図である。
【図４】収縮部又は押しつぶし部（kneading）の断面図である。
【図５】押しつぶし部又は収縮部と折り曲げ部を組み合わせた本発明に係る制限器の断面図である。
【図６】制限器を調整する実施形態に係るシステムが停止している状態を示す図である。
【図７】制限器を調整する実施形態に係るシステムが作動している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、制限器（当業者には、リストリクタ・チューブ又はマイクロチューブとして、より知られている）と、所望の流量特性を備える前記制限器を製造する方法の双方においての技術的な進歩を提案する。
【００２６】
冷却回路の作用の基本によると、図１に示すように、気体の圧縮は、好適にはピストン１がシリンダー２の内部で軸線上を揺動する仕組みによって発生する。シリンダー２の上端部にはヘッド３が設けられ、このヘッド３がピストン１とシリンダー２と結合して圧縮チャンバー４を形成する。ヘッド３には、吐出バルブ５と吸引バルブ６が設けられ、これらのバルブがシリンダー２の内部の気体の流入と流出を調節する。なお、ピストン１は、圧縮機のリニアモーターに接続されたアクチュエーター７によって駆動することに留意されたい。本明細書においては、前記モーターの詳細な説明は省略する。
【００２７】
圧縮機のピストン１は、リニアモーターによって駆動すると、二者択一的な直線運動を行う機能を発揮し、シリンダー２の内部のピストン１の動きによって圧縮作用が生じ、気体が吸引バルブ６によって所定の地点まで吸引され、そこから吐出バルブ５を通して高圧側に排出される。
【００２８】
シリンダー２はブロック８の内部に設けられ、ヘッド３の上には、排出バルブ１０と吸引バルブ１１を備えた蓋部９が設けられており、これらのバルブによって、圧縮機が当該システムの他の部分に連通する。
【００２９】
ピストン１とシリンダー２の相対移動においては、ピストン１のベアリング部を構成することが求められ、このベアリング構成では、移動中におけるピストン１とシリンダー２を分離させる目的で、両者の隙間１２に流体を介在させる。
【００３０】
気体それ自体を潤滑流体として使用することにより、オイルポンプシステムが不要となるといった利点がある。
【００３１】
好ましくは、ベアリング構成に使用する気体は、圧縮機によって排出され、冷却システムで使用される気体それ自体とすることができる。いったん圧縮されると、この気体は吐出チャンバー１３から方向を転換して、蓋部９の方から通路１４を通ってシリンダー２の周囲である高圧領域１５に達する。高圧領域１５は、シリンダー２の外径部とブロック８の内径部とで形成される。
【００３２】
気体は、高圧領域１５から、シリンダー２の壁部に挿入された制限器１６、１７を通過し、隙間１２の方に進み、この隙間１２は、気体のクッションを形成し、ピストン１とシリンダー２とが接触するのを防止する。
【００３３】
前述したように、高圧領域１５と隙間１２との間の気体の流量を制限する目的で、制限器１６、１７の使用が必要となる。気体の基本的機能は、冷却システムへと送られて冷却することであるが、ベアリング構成内で使用される全ての気体は、圧縮機の効率の損失を生じるため、この制限器は、ベアリング構成領域内の圧力を制御するため、及び、気体の流れを制限するために機能する。そのため、ベアリング構成部分に送られる気体は最小限に抑えて、圧縮機の効率を低下させることがないようにすることが重要である。
【００３４】
シリンダー２の内部に設けられたピストン１のバランスを維持するため、シリンダー２の所定箇所に、好ましくは少なくとも三つの制限器１６、１７が必要であり、あるいはシリンダー２の少なくとも二箇所に制限器１６、１７が必要である。複数の制限器は、ピストン１が揺動移動している状態でも現れることがないように、すなわち、ピストン１が制限器１６、１７の作動部分から逸脱することがないように対峙させる必要がある。
【００３５】
制限器１６、１７の流れを制御するため、且つ、シリンダー２の同等の区分の全ての制限器１６、１７が同等の気体流量となるのを確実とするため、特定の流量よりわずかに大きな流れを有する制限器、すなわち、特定の内部区分より大きな内部区分を備える制限器で始めることができ、同時に流量を計測し、流量を減少させるために、収縮部又は押しつぶし部（塑性変形）が制限器１６、１７自体に形成される。押しつぶし部これにより、例えば、とりわけ、皮下注射針や電食ツールなどを製造するために使用されるチューブやマイクロチューブを使用することができる。
【００３６】
所定の流れになると、塑性変形が終了となる。従って、制限器１６、１７のそれぞれの流れが調節され、又、必要に応じて、同一の制限器１６、１７から意図的に流れの異なる複数の制限器１６、１７を形成することができる（例えば、シリンダー２の上端部分に）。
【００３７】
従って、気体の流れの断面を減少させて負荷の損失（loss of load）を高めるという原理によって、同一の流れ又は差異が最小限となる制限器１６、１７を保証することができる。こうした効果は、制限器１６、１７の内径を減少させて形成した収縮部、あるいは、単に押しつぶして形成することによって確保することができる（図３参照）。押しつぶし部の場合には、円形の断面ではなく扁平形状となるが、負荷の損失を増加させるという効果は実現することができ、結果として流れを低下させることができる（図４参照）。内部の断面部分を減少させるその他の手段としては、例えば、折り曲げなどの方法を使用することができる。
【００３８】
図３に、塑性変形を行うための例を示す。この塑性変形は、制限器の一箇所に施すことができ（図３ａ参照）、又、制限器のある程度の長さにわたって施すこともでき（図３ｂ参照）、さらには、制限器の全長又はほぼ全長にわたって施すこともできる（図３ｃ参照）。参照されるように、折り曲げ（図３ｄ参照）によっても、流量を低下させる収縮部を形成することができる。
【００３９】
こうした技術の可能性には様々なものがあり、多くのあらゆる手段によって気体の流れを規制することができるものであり、図５に示すように、一箇所で、部分的に、全体的に、折り曲げによるもの、扁平化によるもの、及びそれらの適宜の組み合わせにより、材料を変形させることができる。部分的な変形の場合、流体流路が、少なくとも二つの相互に異なる内部断面を有する。ここで使用される材料としては、必須ではないが、変形前の断面が円形であり、かつ金属製が好ましい。しかしながら、当該材料は円形以外の断面を備えていても良い。こうした特性は、それぞれの設計における特定の必要性によって異なる。なお、使用される材料としては、ポリマーやガラスセラミックでも良い。
【００４０】
それぞれの制限器において所望の流量を確保するために、前記特定の要求を保証することができる方法を開発した。制限器間における適した流れの変動場の維持を保証するために、塑性変形の工程を、当該工程を実施する際に測定されるまさにその流れによって調節することが好ましい。
【００４１】
このシステムは閉じた回路で動作する可能性があり、特定の流れに達すると、当該システムの塑性変形の工程は自動的に終了する。従って、制限器１６、１７の内径のバラツキにかかわらず、制限器１６、１７は制御された流れを得ることができ、それらのバラツキは塑性変形を形成するシステムの正確性によるものであり、又、流動測定システムによるものでもあることが良く知られている。図６及び図７に、当該工程の一例を示す。
【００４２】
図６に当該工程の最初の段階を示し、ここでは、制限器１６、１７は、その断面が変化しておらず、塑性変形を加えることが可能なシステム１００の中に配置されている。制限器１６、１７の左側には、圧力が掛けられた気体源が存在する。ここから分かるように、塑性変形を加えることのできる当該システムは、流れ測定システム１０２によって制御される。
【００４３】
図７に、変形段階の工程が行われている状態を示す。制限器１６、１７は塑性変形を受け、圧力が掛けられている気体源が、制限器１６、１７に連通し、気体流が当該制限器１６、１７を通過するように送り込まれる。制限器１６、１７は流動測定システム１０２に連通しており、これにより制限器１６、１７での流量値が読み込まれる。この値は、あらかじめ設定された値と比較され、この比較の後、流量値が設定値よりも高いと、信号がシステムに送られて塑性変形が始まり、新たな塑性変形が行われる。この工程は、あらかじめ設定された流量値に達するまで、連続的に繰り返し行われる。従って、前記制限器１６、１７は、駆動したとき、必要な気体の流れを供給し、これによりシステムが正確に作動する。
【００４４】
制限器１６、１７に与えられる変形は、弾性復帰を生じさせる弾性要素を有するかもしれず、従って、気体流量が目的より大きくなってしまうかもしれないため、システムが選択された変形を実行し、弾性復帰するのに適した特定の時間間隔の間、変形された領域を弾性的に復帰させて制限器１６、１７を解放し、次いで気体流量を計測するように、単なる１回の工程よりも、多く、工程を繰り返して実行することができる。もし、気体の流れが設定値に達していないと、このシステムによって制限器１６、１７はさらに変形されて、その設定値に達するまで数値が継続的にかつ連続的に読み込まれる。
【００４５】
こうした工程は、金属材及びポリマー材の双方に対して行うことができる。更に、実際の目的が材料の内径が変形することを保証することであり、従って、制限器１６、１７が調節された変形を行うように、ブローによる変形工程を採用することができることに留意されたい。
【００４６】
あるいは、制限器に、その形成材料が軟化する温度（ガラス転移温度（Ｔｇ））まで加熱する工程によって変形するガラスセラミック材を使用することもでき、これにより、その内部区分を所望の値に成形することができる。
【００４７】
押しつぶし、収縮、折り曲げ、ブローによる塑性成形の技術の他、ハイドロフォーミング又は他の適切な任意の技術を用いることも可能である。折り曲げさらに、液圧成形などの方法により、制限器１６、１７に加えられた過剰な変形を、正確に制御する方法によって逆方向に復帰させることができる。当該塑性成形の工程においては、材料に圧縮力を加えるのではなく、あらかじめ内側から外側へ変形させておくという逆のやり方を実行することができる。
【００４８】
当然のことながら、本発明の範囲は、他の可能な変形例を包含するものであり、同等のものを包含し得る、添付した特許請求の範囲の内容によってのみ限定される。
【図１】
2015505925.tif 000003
【図２】
2015505925.tif 000004
【図３ａ】
2015505925.tif 000005
【図３ｂ】
2015505925.tif 000006
【図３ｃ】
2015505925.tif 000007
【図３ｄ】
2015505925.tif 000008
【図４】
2015505925.tif 000009
【図５】
2015505925.tif 000010
【図６】
2015505925.tif 000011
【図７】
2015505925.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月31日(2013.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却のためのリニア圧縮機に設けられるシリンダー内のピストンの静圧気体ベアリングのための制限器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、冷却回路の基本的な構造は４つの構成要素を備えており、すなわち、圧縮機、凝縮機、膨張機、及び、蒸発機を備える。これらの要素は、冷却回路を特徴としており、流体回路は、内部環境の温度が下がることを可能とするように、そこから熱を引き出し、冷却回路を構成する要素によって、それを外部環境へと置き換える。
【０００３】
冷却回路を循環する流体は、圧縮機、凝縮機、膨張バルブ、蒸発機、そして再び圧縮機に戻るという順路を繰り返して通過し、これにより閉じたサイクルを構成する。この循環の間、流体は、圧力変化と温度変化を受け、これは、気体状態や液体状態など、その状態を変化させる原因となる。
【０００４】
冷却回路では、圧縮機が冷却システムの中心的な役割を担い、システムの構成要素に沿った冷却流体の流れを形成する。圧縮機は、その内部に供給された圧力を上昇させることによって冷却流体の温度を上昇させ、その流体を回路内で循環させる。
【０００５】
従って、冷却回路における圧縮機の重要性は否定できない。あらゆる種類の圧縮機が冷却システムに使用されているが、ここでは本発明の分野におけるリニア圧縮機に焦点を当てる。
【０００６】
ピストンとシリンダーとは相対的な運動を行うため、ピストンのベアリングの構成が必要となる。このベアリング構成は、ピストンの外径とシリンダーの内径との間の隙間の流体であって、ピストン及び／又はシリンダー間の接触と、続く早期の摩耗及び損傷と、を防ぐ流体によって構成される。２つの構成要素間の流体の存在は、それらの間の摩耗を低減するように機能するものともみなされ、すなわち、圧縮機の機械的損失が小さくなる。
【０００７】
ピストンのベアリングの形態の一つとして静圧気体ベアリングによるものがあり、この静圧気体軸受ベアリングは、気体のクッションをピストンとシリンダーとの間に実質的に形成し、両構成要素間において摩耗や傷が発生するのを防止する。本解決法の例示は、流量制限器を有する静圧気体ベアリングを開示する米国特許第５６４５３５４号明細書及び米国特許出願公開第２０１０／２４７３０８号明細書により明白であり、流量制限器は、孔のドリル加工によって実現される。この種のベアリング構成を使用する一つの理由は、気体の粘性摩擦係数が、油のそれよりも極めて小さいという事実によるものであり、これにより静圧気体ベアリング構成のシステム内に散逸するエネルギーが、油を使用した潤滑よりも極めて少ないため、圧縮機の歩留まりを向上させることができる。
【０００８】
気体の圧縮機構は、シリンダー内のピストンが軸線上を揺動運動することによって達成される。シリンダーの上端にはヘッドが形成され、ピストン及びシリンダーと共同して圧縮チャンバーを構成する。このヘッドには、吐出バルブと吸引バルブが設けられている。これらのバルブによって、シリンダー内の気体の流入と流出が調整される。一方で、ピストンは、圧縮機のリニアモーターに接続されたアクチュエーターによって駆動される。
【０００９】
リニアモーターによって駆動される圧縮機のピストンは、二者択一的な（alternative）直線運動を行う機能を備えており、これは、シリンダー内のピストンの動きによって圧縮作用が生じ、気体が吸引バルブによって所定の地点まで吸引され、そこから吐出バルブを通して高圧側に吐出されることを意味する。
【００１０】
静圧気体ベアリング構成を正しく作動させるためには、シリンダーを外部で包囲する高圧領域と、ピストンとシリンダーの間に形成された隙間との間に流動制限器を使用する必要がある。この制限器は、ベアリング構成領域における圧力を制御して気体の流れを規制する。
【００１１】
あらゆる解決策が考えられる中で、ピストンの静圧気体ベアリング構成には、冷却回路に使用される、まさにその気体を使用するのが一般的である。従って、気体が、冷却システムの蒸発機において冷気を発生させるという、その本質的な機能から逸脱するため、ベアリング構成に使用される気体の全ては圧縮機の効率を損失させる。従って、ベアリング構成における気体の流れは、圧縮機の効率が損なわれないように、可能な限り小さいのが好ましい。
【００１２】
基本的に、気体の流れの制限は、制限器の長さと内径寸法に依存する。ある大きさにおいて、気体の流れの断面が大きいと、すなわち内径が大きいと、それだけ気体の流れに作用する制限が小さくなる。これら二つの変数（流れに対する断面と長さ）に基づいて、圧縮機のあらゆるベアリング制限器に要求される荷重損失を求めることが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
市場に商品として出回っているマイクロチューブの許容誤差は、公称内径に対して非常に大きい。この一例は米国特許第６５６９１２８号明細書に示され得る。この文献は、医療目的において想定される流体輸送チューブを開示しており、このチューブは、流量制限チューブを具備するが、許容差が非常に大きな流量制限チューブである。この内径の変動は、気体の流れの制限に非常に大きな変動を生じさせる可能性があり、その結果、二つの制限器間の流量が変動する可能性がある。こうした変動が、主にシリンダーの同じ領域に存在する複数の制限器の間で発生すると、こうした事態の発生がベアリングのバランスを崩す原因となる。
【００１４】
同じ領域において、複数の制限器の間で流れの変動が発生するのは好ましくないが、シリンダーの上部領域に設けられた制限器の流れが、シリンダーの下部領域に設けられた制限器の流れよりも大きいことが要求される。これは、ピストンは、それが上死点に達すると、圧縮チャンバー内の高圧に起因して支えを失うことによるからである。従って、シリンダーのこれら二つの領域に設けられた異なる制限器は、気体の流れに対する制限が異なるものとする必要がある。
【００１５】
いずれにしても、一定の流れを供給できるマイクロチューブを基礎とした制限器の製造を保証する解決策は見出されていない。これまで、製造工程において評価された特性は内径値であるが、上述したように、それを製造する技術と、その技術に対応して発生する製造誤差があるため、それによって異なる制限器に同じ流れが保証されるものではない。そ。
【００１６】
従って、品質管理が、寸法によって行われる制限器が存在するのみであって、容量を制限することによって行われる制限器はこれまで存在しない。言い換えると、本発明は、それぞれの寸法は異なるが、同じ流れが保証される制限器の製造を実現するものである。
【００１７】
本発明は、大きさ及び寸法許容差に関係なく、一定の流れを保証する静圧気体ベアリング用の制限器を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は、流れが、内部区分の変形という手段によって調節される静圧気体ベアリング用の制限器を提供することを目的とする。
【００１９】
さらに、本発明の目的は、静圧気体ベアリング用であり、所望の流量を保証する制限器の製造を確実とする方法を提供することにより実現される。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の目的は、静圧気体ベアリングにおける流体の流量制限チューブを提供することにより実現され、この制限器は、その内部区分の少なくとも一部を変形する工程によって形成することができる。
【００２１】
更に、本発明の目的は、リニア圧縮機の静圧気体ベアリング用の流体の流動制限器を提供することにより実現され、この制限器は、その内部区分の少なくとも一部が変形している。
【００２２】
更に、本発明の目的は、リニア圧縮機の静圧気体ベアリング用の流体の流量制限器の製造方法により実現され、（ｉ）制限器の少なくとも一部において制限器の内部区分を変形する工程と、（ｉｉ）制限器内の流体の流量を計測する工程と、（ｉｉｉ）計測された流体の流量値を所定の値と比較する工程と、（ｉｖ）流体の流量値が特定値から外れている場合には、工程（ｉ）へと戻す工程と、を含む。
【００２３】
本発明を、図で示す実施形態を元により詳細に説明する。図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】リニア圧縮機の断面図である。
【図２】従来の制限器の断面図である。
【図３ａ】局所的な（punctual）収縮部（constriction）を備える本発明に係る制限器の断面図である。
【図３ｂ】部分的な収縮部を備える本発明に係る制限器の断面図である。
【図３ｃ】全体的に収縮部を備える本発明に係る制限器の断面図である。
【図３ｄ】折り曲げた収縮部を備える本発明に係る制限器の断面図である。
【図４】収縮部又は押しつぶし部（kneading）の断面図である。
【図５】押しつぶし部又は収縮部と折り曲げ部を組み合わせた本発明に係る制限器の断面図である。
【図６】制限器を調整する実施形態に係るシステムが停止している状態を示す図である。
【図７】制限器を調整する実施形態に係るシステムが作動している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、制限器（当業者には、リストリクタ・チューブ又はマイクロチューブとして、より知られている）と、所望の流量特性を備える前記制限器を製造する方法の双方においての技術的な進歩を提案する。
【００２６】
冷却回路の作用の基本によると、図１に示すように、気体の圧縮は、好適にはピストン１がシリンダー２の内部で軸線上を揺動する仕組みによって発生する。シリンダー２の上端部にはヘッド３が設けられ、このヘッド３がピストン１とシリンダー２と結合して圧縮チャンバー４を形成する。ヘッド３には、吐出バルブ５と吸引バルブ６が設けられ、これらのバルブがシリンダー２の内部の気体の流入と流出を調節する。なお、ピストン１は、圧縮機のリニアモーターに接続されたアクチュエーター７によって駆動することに留意されたい。本明細書においては、前記モーターの詳細な説明は省略する。
【００２７】
圧縮機のピストン１は、リニアモーターによって駆動すると、二者択一的な直線運動を行う機能を発揮し、シリンダー２の内部のピストン１の動きによって圧縮作用が生じ、気体が吸引バルブ６によって所定の地点まで吸引され、そこから吐出バルブ５を通して高圧側に排出される。
【００２８】
シリンダー２はブロック８の内部に設けられ、ヘッド３の上には、排出バルブ１０と吸引バルブ１１を備えた蓋部９が設けられており、これらのバルブによって、圧縮機が当該システムの他の部分に連通する。
【００２９】
ピストン１とシリンダー２の相対移動においては、ピストン１のベアリング部を構成することが求められ、このベアリング構成では、移動中におけるピストン１とシリンダー２を分離させる目的で、両者の隙間１２に流体を介在させる。
【００３０】
気体それ自体を潤滑流体として使用することにより、オイルポンプシステムが不要となるといった利点がある。
【００３１】
好ましくは、ベアリング構成に使用する気体は、圧縮機によって排出され、冷却システムで使用される気体それ自体とすることができる。いったん圧縮されると、この気体は吐出チャンバー１３から方向を転換して、蓋部９の方から通路１４を通ってシリンダー２の周囲である高圧領域１５に達する。高圧領域１５は、シリンダー２の外径部とブロック８の内径部とで形成される。
【００３２】
気体は、高圧領域１５から、シリンダー２の壁部に挿入された制限器１６、１７を通過し、隙間１２の方に進み、この隙間１２は、気体のクッションを形成し、ピストン１とシリンダー２とが接触するのを防止する。
【００３３】
前述したように、高圧領域１５と隙間１２との間の気体の流量を制限する目的で、制限器１６、１７の使用が必要となる。気体の基本的機能は、冷却システムへと送られて冷却することであるが、ベアリング構成内で使用される全ての気体は、圧縮機の効率の損失を生じるため、この制限器は、ベアリング構成領域内の圧力を制御するため、及び、気体の流れを制限するために機能する。そのため、ベアリング構成部分に送られる気体は最小限に抑えて、圧縮機の効率を低下させることがないようにすることが重要である。
【００３４】
シリンダー２の内部に設けられたピストン１のバランスを維持するため、シリンダー２の所定箇所に、好ましくは少なくとも三つの制限器１６、１７が必要であり、あるいはシリンダー２の少なくとも二箇所に制限器１６、１７が必要である。複数の制限器は、ピストン１が揺動移動している状態でも現れることがないように、すなわち、ピストン１が制限器１６、１７の作動部分から逸脱することがないように対峙させる必要がある。
【００３５】
制限器１６、１７の流れを制御するため、且つ、シリンダー２の同等の区分の全ての制限器１６、１７が同等の気体流量となるのを確実とするため、特定の流量よりわずかに大きな流れを有する制限器、すなわち、特定の内部区分より大きな内部区分を備える制限器で始めることができ、同時に流量を計測し、流量を減少させるために、収縮部又は押しつぶし部（塑性変形）が制限器１６、１７自体に形成される。押しつぶし部これにより、例えば、とりわけ、皮下注射針や電食ツールなどを製造するために使用されるチューブやマイクロチューブを使用することができる。
【００３６】
所定の流れになると、塑性変形が終了となる。従って、制限器１６、１７のそれぞれの流れが調節され、又、必要に応じて、同一の制限器１６、１７から意図的に流れの異なる複数の制限器１６、１７を形成することができる（例えば、シリンダー２の上端部分に）。
【００３７】
従って、気体の流れの断面を減少させて負荷の損失（loss of load）を高めるという原理によって、同一の流れ又は差異が最小限となる制限器１６、１７を保証することができる。こうした効果は、制限器１６、１７の内径を減少させて形成した収縮部、あるいは、単に押しつぶして形成することによって確保することができる（図３参照）。押しつぶし部の場合には、円形の断面ではなく扁平形状となるが、負荷の損失を増加させるという効果は実現することができ、結果として流れを低下させることができる（図４参照）。内部の断面部分を減少させるその他の手段としては、例えば、折り曲げなどの方法を使用することができる。
【００３８】
図３に、塑性変形を行うための例を示す。この塑性変形は、制限器の一箇所に施すことができ（図３ａ参照）、又、制限器のある程度の長さにわたって施すこともでき（図３ｂ参照）、さらには、制限器の全長又はほぼ全長にわたって施すこともできる（図３ｃ参照）。参照されるように、折り曲げ（図３ｄ参照）によっても、流量を低下させる収縮部を形成することができる。
【００３９】
こうした技術の可能性には様々なものがあり、多くのあらゆる手段によって気体の流れを規制することができるものであり、図５に示すように、一箇所で、部分的に、全体的に、折り曲げによるもの、扁平化によるもの、及びそれらの適宜の組み合わせにより、材料を変形させることができる。部分的な変形の場合、流体流路が、少なくとも二つの相互に異なる内部断面を有する。ここで使用される材料としては、必須ではないが、変形前の断面が円形であり、かつ金属製が好ましい。しかしながら、当該材料は円形以外の断面を備えていても良い。こうした特性は、それぞれの設計における特定の必要性によって異なる。なお、使用される材料としては、ポリマーやガラスセラミックでも良い。
【００４０】
それぞれの制限器において所望の流量を確保するために、前記特定の要求を保証することができる方法を開発した。制限器間における適した流れの変動場の維持を保証するために、塑性変形の工程を、当該工程を実施する際に測定されるまさにその流れによって調節することが好ましい。
【００４１】
このシステムは閉じた回路で動作する可能性があり、特定の流れに達すると、当該システムの塑性変形の工程は自動的に終了する。従って、制限器１６、１７の内径のバラツキにかかわらず、制限器１６、１７は制御された流れを得ることができ、それらのバラツキは塑性変形を形成するシステムの正確性によるものであり、又、流動測定システムによるものでもあることが良く知られている。図６及び図７に、当該工程の一例を示す。
【００４２】
図６に当該工程の最初の段階を示し、ここでは、制限器１６、１７は、その断面が変化しておらず、塑性変形を加えることが可能なシステム１００の中に配置されている。制限器１６、１７の左側には、圧力が掛けられた気体源が存在する。ここから分かるように、塑性変形を加えることのできる当該システムは、流れ測定システム１０２によって制御される。
【００４３】
図７に、変形段階の工程が行われている状態を示す。制限器１６、１７は塑性変形を受け、圧力が掛けられている気体源が、制限器１６、１７に連通し、気体流が当該制限器１６、１７を通過するように送り込まれる。制限器１６、１７は流動測定システム１０２に連通しており、これにより制限器１６、１７での流量値が読み込まれる。この値は、あらかじめ設定された値と比較され、この比較の後、流量値が設定値よりも高いと、信号がシステムに送られて塑性変形が始まり、新たな塑性変形が行われる。この工程は、あらかじめ設定された流量値に達するまで、連続的に繰り返し行われる。従って、前記制限器１６、１７は、駆動したとき、必要な気体の流れを供給し、これによりシステムが正確に作動する。
【００４４】
制限器１６、１７に与えられる変形は、弾性復帰を生じさせる弾性要素を有するかもしれず、従って、気体流量が目的より大きくなってしまうかもしれないため、システムが選択された変形を実行し、弾性復帰するのに適した特定の時間間隔の間、変形された領域を弾性的に復帰させて制限器１６、１７を解放し、次いで気体流量を計測するように、単なる１回の工程よりも、多く、工程を繰り返して実行することができる。もし、気体の流れが設定値に達していないと、このシステムによって制限器１６、１７はさらに変形されて、その設定値に達するまで数値が継続的にかつ連続的に読み込まれる。
【００４５】
こうした工程は、金属材及びポリマー材の双方に対して行うことができる。更に、実際の目的が材料の内径が変形することを保証することであり、従って、制限器１６、１７が調節された変形を行うように、ブローによる変形工程を採用することができることに留意されたい。
【００４６】
あるいは、制限器に、その形成材料が軟化する温度（ガラス転移温度（Ｔｇ））まで加熱する工程によって変形するガラスセラミック材を使用することもでき、これにより、その内部区分を所望の値に成形することができる。
【００４７】
押しつぶし、収縮、折り曲げ、ブローによる塑性成形の技術の他、ハイドロフォーミング又は他の適切な任意の技術を用いることも可能である。折り曲げさらに、液圧成形などの方法により、制限器１６、１７に加えられた過剰な変形を、正確に制御する方法によって逆方向に復帰させることができる。当該塑性成形の工程においては、材料に圧縮力を加えるのではなく、あらかじめ内側から外側へ変形させておくという逆のやり方を実行することができる。
【００４８】
当然のことながら、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲の内容によってのみ限定される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）の内部区分の少なくとも一部の変形工程によって形成され、該変形工程が、扁平化、折り曲げ又はブロー成形によるものであることを特徴とする流動制限器。
【請求項２】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、前記変形工程が、局所的、部分的又は全体的になされることを特徴とする請求項１に記載の流量制限器。
【請求項３】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、前記変形工程が、同時に、部分的且つ局所的になされることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量制限器。
【請求項４】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）が金属材料からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項５】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）が高分子材料からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項６】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）がガラスセラミック材料からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項７】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）であって、当該流量制限器（１６、１７）がマイクロチューブであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の流量制限器。
【請求項８】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、
（ｉ）前記流量制限器（１６、１７）の少なくとも一部において前記流量制限器（１６、１７）の内部区分を変形する工程と、
（ｉｉ）前記流量制限器（１６、１７）内の流体の流量を計測する工程と、
（ｉｉｉ）計測された流体の流量値を所定の値と比較する工程と、
（ｉｖ）前記流体の流量値が特定値から外れている場合には、工程（ｉ）へと戻す工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項９】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）と工程（ｉｉ）との間において、前記流量制限器の変形された部分の弾性復帰のための待ち時間を提供する中間工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１０】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が、塑性成形の方法の任意の形式によって実行されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１１】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が扁平化によって実行されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１２】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が折り曲げによって実行されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１３】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形がブロー成形によってなされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１４】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が全体的になされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１５】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が部分的になされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１６】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が局所的になされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１７】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が、同時に、部分的且つ局所的になされることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１８】
リニア圧縮機の静圧気体ベアリングのための流体の流量制限器（１６、１７）の製造方法であって、工程（ｉ）において、前記変形が、扁平化によって実行されることを特徴とする請求項１６に記載の製造方法。
【請求項１９】
請求項８から１８のいずれか一項に記載の工程によって形成される流量制限器（１６、１７）を具備することを特徴とする圧縮機。
【国際調査報告】
2015505925.tif 000013
2015505925.tif 000014
2015505925.tif 000015