(57)【要約】流体ポンプ装置（１）のピストン（１０）の動作を制御する制御システムが設けられ、ピストン（１０）は流体ポンプ装置（１）のブロック（５）内で変位可能で、電圧（Ｖ）で給電されるモータ（２）により駆動され、モータ（２）に電圧（Ｖ）を周期的に印可してピストン（１０）を駆動する半導体電子装置（Ｔ）と、抵抗素子（Ｒｂ）と、容量素子（Ｃｙ）と、ブロック（５）における点（Ｒ）をピストン（１０）が通過したことを示すピストン位置センサ（Ｓ）とを備えている。容量素子（Ｃｙ）は、モータ（２）に電圧（Ｖ）が印可される各サイクルで抵抗素子（Ｒｂ）により充電され、ピストン（１０）が点（Ｒ）を通過すると容量素子（Ｃｙ）は少なくとも部分的に放電する。
2006506571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ポンプ装置（１）においてピストン（１０）の動作を制御する制御システムであって、前記ピストン（１０）は前記流体ポンプ装置（１）のブロック（５）内で変位可能で、電圧（Ｖ）で給電されるモータ（２）により駆動され、
前記モータ（２）に電圧（Ｖ）を周期的に印可して前記ピストン（１０）を駆動する半導体電子装置（Ｔ）と、抵抗素子（Ｒｂ）と、容量素子（Ｃｙ）と、前記流体ポンプ装置（１）の前記ブロック（５）における点（Ｒ）を前記ピストン（１０）が通過したことを示すピストン位置センサ（Ｓ）とを備え、
前記容量素子（Ｃｙ）は、前記モータ（２）に電圧（Ｖ）が印可される各サイクルで前記抵抗素子（Ｒｂ）により充電され、前記ピストン（１０）が前記点（Ｒ）を通過すると前記容量素子（Ｃｙ）は少なくとも部分的に放電することを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記半導体電子装置（Ｔ）は電圧（Ｖ）で自己給電されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記半導体電子装置（Ｔ）は作動入口（Ｇ）と出口（ＳＧ）を有し、前記抵抗素子（Ｒｂ）と前記容量素子（Ｃｙ）は前記半導体電子装置（Ｔ）と関連して、前記出口（ＳＧ）と入口（Ｇ）に再給電することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記入口（Ｇ）と前記容量素子（Ｃｙ）と前記抵抗素子（Ｒｂ）と関連してトリガ用半導体電子装置（Ｔ１）をさらに備えたことを特徴とする請求項１，２あるいは３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記電子装置は両方向電源スイッチ（Ｔ）を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項６】
前記センサ（Ｓ）は前記装置（Ｔ）の前記入口（Ｇ）に関連して設け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１項に記載の制御システム。
【請求項７】
前記装置（Ｔ）は半導体電子装置（Ｔ１）による作動することを特徴とする請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記位置センサ（Ｓ）は前記ピストン（１０）と接触する接点素子（Ｓｐ）を備えていることを特徴とする請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
前記位置センサ（Ｓ）は誘導素子（Ｌｉ）を備えていることを特徴とする請求項８に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記誘導素子（Ｌｉ）は半導体装置（Ｔ２）に関連して設けられていることを特徴とする請求項９に記載の制御システム。
【請求項１１】
流体ポンプ装置（１）においてピストン（１０）の動作を制御する方法であって、前記ピストン（１０）は前記流体ポンプ装置（１）のブロック（５）内で変位可能で、電圧（Ｖ）で給電されるモータ（２）により駆動され、前記方法は、
容量素子（Ｃｙ）を抵抗素子（Ｒｂ）により充電し、
ピストン（１０）の動作を位置センサ（Ｓｐ，Ｌｉ）によりモニターし、
ピストン（１０）がブロック（５）における所定の点（Ｒ）を通過したことを位置センサ（Ｓｐ，Ｌｉ）が検出するまで容量素子（Ｃｙ）の充電レベルを維持し、少なくとも部分的に容量素子（Ｃｙ）を放電する、
ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
放電ステップの後、容量素子（Ｃｙ）は再充電されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ピストン（１０）の動作をモニターするステップにおいて接点素子（Ｓｐ）を作動させることを特徴とする請求項１１あるいは１２に記載の方法。
【請求項１４】
モニターするステップにおいて誘導素子（Ｌｉ）を作動させることを特徴とする請求項１１あるいは１２に記載の方法。
【請求項１５】
ブロック（５）内で変位可能なピストン（１０）を備え、該ピストン（１０）は電圧（Ｖ）で給電されるモータ（２）により駆動される流体ポンプ装置（１）であって、
半導体電子装置（Ｔ）と、抵抗素子（ＲＢ）と、容量素子（Ｃｙ）と、ブロック（５）における点（Ｒ）を前記ピストン（１０）が通過したことを示すピストン位置センサ（Ｓ）とを有する回路（３０，４０）を備え、
前記抵抗素子（ＲＢ）と前記容量素子（Ｃｙ）は前記半導体電子装置（Ｔ）と関連して設けられて前記半導体電子装置（Ｔ）の出口と入口（Ｇ）に再給電し、
前記容量素子（Ｃｙ）は前記抵抗素子（Ｒｂ）により充電されるとともに、前記ピストン（１０）が前記点（Ｒ）を通過すると少なくとも部分的に放電することを特徴とする流体ポンプ装置。
【請求項１６】
前記回路（３０，４０）は自己給電されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記電子装置は両方向電源スイッチ（Ｔ）を備えたことを特徴とする請求項１５あるいは１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記位置センサ（Ｓ）は前記ピストン（１０）と接触する接点素子（Ｓｐ）を備えたことを特徴とする請求項１５，１６あるいは１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記位置センサ（Ｓ）は誘導素子（Ｌｉ）を備えたことを特徴とする請求項１５，１６あるいは１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばリニアコンプレッサ等の流体ポンプ装置に関し、特にリニア電動モータにより駆動されるこの種の装置を制御するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは古い技術ではあるが、電動機械の制御や作動の分野では最近になって成熟している。リニアモータは多くの利点があることで回転式電動モータに取って代わっており、中でも電気エネルギの経済性があり、少ない損失でより直接的に変換された電気エネルギを使用している。特に、通常技術的に難しいという理由で、今日の冷却サイクルにリニアコンプレッサを使用するのはまれである。
【０００３】
リニアモータとリニアコンプレッサの構造は多様で、後者は単一効用型でも二重効用型でもいいのに対し、モータは作動コイルと磁石とを備え、磁石は可動型あるいは静止型である。
【０００４】
リニアコンプレッサの場合、単一効用型では固定コイルと可動磁石を備えている。
【０００５】
リニア型コンプレッサは従来から知られており、ピストンが振動運動を行う機構により構成されている。ほとんどの場合、シリンダとピストンを互いに連結する弾性手段が設けられて、この運動に共振特性を付与し、エネルギは直線変位モータにより供給される。ピストンにより作動する水ポンプや流体ポンプ装置等の等価物は本発明の目的にともなう利益を享受する。
【０００６】
ともあれ、ピストンが所定の振幅以上に動くと弁板が損傷することから、これを防止するために、ピストンの動作を制御する必要がある。
【０００７】
ピストンの動作を制御する方法は特許文献１に記載されており、ピストンストロークは、固定磁石・可動コイル型のリニアモータに印可される電圧レベルに基本的に比例している。この方法では、ピストンストロークとピストン径の比が大きく、供給電圧と負荷の変動に起因して、振動運動の際にピストンが到達する終端位置が変化し、コンプレッサ冷却の有効特性と容量に大きく影響を与えないように構成されている。
【０００８】
その機構には排気弁が設けられており、この排気弁は、例えばモータに印可される電圧が過大で、ピストンがその振動運動において予想される最大行程を越えると、ピストンが排気弁に接触し、ピストンが僅かに前方に移動するのをこの弁が許容するように構成されており、バルブヘッドの板への衝撃を防止している。
【０００９】
別の方法が特許文献２に開示されており、ここでもピストンの行程は、可動磁石と固定コイル型のリニアモータに印可される電圧に基本的に比例している。
【００１０】
この方法では、ピストンが所定の点を越えて前進しないように設計されており、このように設計されていなければ、ピストンは弁板に衝突する。さらに最適な設計を調査すると、効率に関する限り、ピストン行程とピストン径の比が大きくないことで、コンプレッサ性能がピストン行程の変動にさらに依存している。一例として、ガス排出プロセスは非常に少なく、全体の約５％である。
【００１１】
この種のコンプレッサの別の作用は、振動運動の中間点が変位することであり、ピストンは排気弁から離れるように移動する。これは、ピストンの両側に圧力差があると、ピストンとばねにより構成される共振機械システムが弾性変形するためである。振動運動の中間点からの変位は、吐出圧と吸い込み圧の差に比例する。
【００１２】
上記理由により、現在の状況では、ピストン位置をモータに供給される電流とモータ端子に誘導される電圧に関する情報に基づいて基本的に推定し、ピストン位置の情報により再給電されるリニアモータに印可される電圧を制御する装置によりピストン行程を制御する必要がある。このような方法は特許文献３〜６に開示されている。
【００１３】
ピストンの動作を制御する別の方法が特許文献７に開示されている。この特許文献に開示されている方法によれば、モニターシステムによりコンプレッサ内の所定の基準点を通過するピストンの回数をモニタしており、ピストンが基準点を越えた滞留時間が所定値を越えると、各動作中に電圧レベルを瞬間的に減少し、弁板との衝突を防止している。
【００１４】
さらに、特許文献８に記載の別の方法によれば、ピストンの動作はコンプレッサのシリンダに沿った不連続点をカウントすることにより制御される。ピストンが過度に動くと、モータに印可された平均電圧値を減少してピストンの動作振幅を減少している。
【００１５】
ピストンが弁板に衝突するかどうかを観察して電圧コントローラに再給電する方法もある。この衝突はマイクロホンあるいは加速度計により検出され、マイクロホンあるいは加速度計は、モータに印可される電圧ひいてはピストン行程を減少するコマンドを発生する。
【００１６】
【特許文献１】米国特許第５，７０４，７１１号
【特許文献２】米国特許第４，６０２，１７４号
【特許文献３】米国特許第５，３４２，１７６号
【特許文献４】米国特許第５，４９６，１５３号
【特許文献５】米国特許第５，４５０，５２１号
【特許文献６】米国特許第５，５９２，０７３号
【特許文献７】ブラジル特許ＰＩ９９０７４３２−０号
【特許文献８】特開平１１−３３６６６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述したように、リニアコンプレッサ等の流体ポンプ装置においては、ピストンの弁システムとの衝突を防止する必要がある。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、リニアコンプレッサあるいはピストン作動の水ポンプ等の流体ポンプ装置のピストン行程を制御して、ピストンを弁システムに衝突させることなく、異常負荷状態においてもピストンをその機械的行程の端部まで前進させることである。
【００１９】
本発明の別の目的は、リニアコンプレッサあるいは流体ポンプ装置のピストン行程を制御して、給電ネットワークの外部擾乱があってもピストンを弁システムに衝突させることなく、異常負荷状態においてもピストンをその機械的行程の端部まで前進させることである。
【００２０】
本発明の別の目的は、ピストン振動の中間点の変位に関する情報を得る必要がなく、リニアコンプレッサあるいは他の流体ポンプ装置のピストン行程にわたって制御を行うことである。
【００２１】
本発明のさらに別の目的は、リニアコンプレッサあるいは流体ポンプ装置の振動振幅を制御して、コンプレッサの冷却能力を制御することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、本発明の目的に合致するとともに工業的規模で容易に実施可能で、製作費及び交換費が安価な制御システムを得ることであり、また、自己給電型で、別の外部電源を使用する必要がなく、電気エネルギの消費量が低いシステムを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の目的を達成するために、制御システムは、流体ポンプ装置においてピストンの動作を制御するためのものであってし、ピストンは流体ポンプ装置のブロック内で変位可能で、ある電圧で給電されるモータにより駆動され、システムは、モータに電圧を周期的に印可してピストンを駆動する半導体電子装置と、抵抗素子と、容量素子と、流体ポンプ装置のブロックにおけるある点をピストンが通過したことを示すピストン位置センサとを備え、容量素子は、モータに電圧が印可される各サイクルで抵抗素子により充電され、ピストンが前記点を通過すると容量素子は少なくとも部分的に放電する。
【００２４】
また、本発明の目的は、流体ポンプ装置においてピストンの動作を制御する方法により達成され、ピストンは流体ポンプ装置において変位可能で、ある電圧で給電されるモータにより駆動される。この方法は、容量素子を抵抗素子により充電し、ピストンの動作を位置センサによりモニターし、ピストンがコンプレッサのブロックにおける所定の点を通過したことを位置センサが検出するまで容量素子の充電レベルを維持し、少なくとも部分的に容量素子を放電するステップを有する。
【００２５】
さらに、本発明の目的は、ブロック内で変位可能なピストンを備え、ピストンはある電圧で給電されるモータにより駆動される流体ポンプ装置により達成される。この装置は、半導体電子装置と、抵抗素子と、容量素子と、コンプレッサブロックにおけるある点をピストンが通過したことを示すピストン位置センサとを有する回路を備えている。抵抗素子と容量素子は半導体電子装置と関連して設けられて半導体電子装置の出口と入口に再給電し、容量素子は抵抗素子により充電されるとともに、ピストンが前記点を通過すると少なくとも部分的に放電する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明について、図示された実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
図１から分かるように、リニアコンプレッサ１は、ブロック５内で振動運動を行うピストン１０を基本的に備えており、吸入弁１３と排出弁１２とを有する弁板１１を介して充填され排出されるガスを圧縮する。
【００２７】
ばね４等の弾性手段がピストン１０と関連して通常設けられており、ピストン１０はコンプレッサ１のブロック５内で共振運動を行う。
【００２８】
ピストン１０の運動はリニア型モータ２により誘導され、リニア型モータ２は、弁板１１に対するピストン１０の衝突を防止するために制御される電圧Ｖにより駆動される。
【００２９】
図面にはリニアコンプレッサが図示されているが、本発明の目的は、例えば水ポンプ等の流体ポンプ装置１にも適用できる。このため、そのような装置の構造的相違点を考慮する必要がある。
【００３０】
以前の技術に採用されたピストン１０の動作の制御方法は、微細に制御された回路によりピストンの動作回数をモニターしている。モニターされる回数は、（ｉ）行程中にあり、ピストン１０の最大行程Ｍの端部に近い点Ｒを越えた所におけるピストン１０の滞留時間ｔ０、（ii）全サイクルの持続時間ｔｃ、（iii）ピストン１０の最大行程Ｍに相当する時間ｔｏｍを含んでいる。時間ｔ０が所定の時間ｔｏｄより短かったり、その逆の場合にも、モータ２に印可される平均電圧Ｖｍは増加する。また、所定の冷却能力を供給する所定の排出量Ｐは維持される（図２参照）。
【００３１】
点Ｍは弁板１１に非常に近接し、通常数十マイクロメートル離れているのに対し、点Ｒは弁板１１に近接しているが、通常１〜２ミリメートル離れており、ピストン１０が弁板１１に衝突するのを避けるのに十分な距離である。
【００３２】
本発明によれば、ピストン１０の挙動についての上述した説明に基づいて、微細に制御された制御システムを受動制御回路に置換することも可能で、構成素子の価格が低いことと電力消費の少ないメンテナンスにより製作費が減少する。
【００３３】
特に本発明によれば、ピストン１０の行程振幅を変化させる再給電型（自己給電型）電子回路３０，４０を採用することもでき、マイクロコントローラにより制御される他のシステムにも同様に採用可能で、上述した回数をモニターする必要がない。
【００３４】
したがって、本発明によれば、ピストンが所定の物理的な点Ｒを通過したことを、コンプレッサ１の内部に設けられた物理的センサＳにより検出することができ、このセンサＳは接触式、光学式、誘導式や他の種類のものでもよい（図３参照）。しかしながら、モータ２の端子の電圧に磁気擾乱を加えることによって検出するようにしてもよく、この擾乱は、例えばモータの磁気回路の細部構成により発生する。図４の回路４０の構成がこれに当たる。
【００３５】
ここに記載した好ましい二つの方法は、位置センサＳが図３あるいは図４に図示された回路３０，４０を備えており、直接接触による位置センサＳｐあるいは誘導センサである位置センサＬｉをそれぞれ有し、微細に制御された回路を採用することなく自動制御を行うことができる。
【００３６】
この制御システム及び方法は、モータＬに電圧Ｖを周期的に印可するサイリスタ半導体装置あるいは両方向電源スイッチＴにより作動する。このスイッチＴのトリガ回路（ゲートあるいは入口回路）Ｇは位置センサＳｐ，Ｌｉにより作動し、位置センサＳｐ，ＬｉはスイッチＴをトリガする角度を発生する信号を送出し、この信号はコンデンサＣｙの放電レベルに比例する遅延時間を発生する。ゲート回路ＧはコンデンサＣｙに接続されており、リニアコンプレッサ１の冷却能力を調節するために長時間あるいは短時間だけリニアモータ２に電圧信号を送出する。
【００３７】
図５はモータ２に印可される電圧Ｖの波形を示しており、電流Ｉの波形に加えて半導体装置Ｔが導通しない範囲を示している。
【００３８】
図１、図３及び図４から分かるように、本発明の教示内容によれば、コンデンサＣｙは半導体装置Ｔに関連して設けられており、半導体装置Ｔの出口ＳＧと入口Ｇとの間に関連して設けられて再給電されるとともに、点Ｒをピストンが通過したことを示すスイッチＳと関連して設けられている。
【００３９】
図５は、この方法がモータＬｍの入口の電圧レベルＶにどのように干渉するかを示している。コンデンサＣｙの支路の電圧上昇（図５の範囲Ａを参照）は、ＣｙとＣｘの容量値とＲＢの抵抗値の関数である。このようにして、コンプレッサ１の様々な構成に回路３０，４０を調節することができ、半導体電子装置Ｔを適切にトリガできる（半導体Ｔが導通している図５の範囲Ａ’を参照）。
【００４０】
コンデンサＣｙの放電速度はＣｙ，Ｃｘの容量値とＲ，ＲＴの抵抗値の関数であり（図５の曲線の範囲Ｂを参照）、適宜設計することで、電子装置Ｔのトリガが適切に発生する。
【００４１】
図３から分かるように、動作制御システムの第１の実施の形態は回路３０を備え、この回路は、ピストン１０が点Ｒを通り過ぎるとピストン１０によって直接駆動される電気機械式スイッチにより構成される位置センサＳｐを備えており、半導体電子装置Ｔの動作を変更することができる。
【００４２】
この実施の形態では、ゲートを介して半導体電子装置Ｔをトリガするために、コンデンサＣｙは抵抗ＲｂによりレベルＶｂ（トランジスタＴ２のしきい電圧）まで充電され、位置センサＳｐの接点が短時間閉じて（図５のＳｐ＝ＯＮを参照）、部分的に放電する点Ｒにピストン１０が到達するまでこの状態に保持される。次の半サイクルにおいて、コンデンサＣｙは、多少遅延して半導体電子装置ＴをＯＮするが、これは図２（図３も参照）に図示されている点２３で電圧曲線Ｖが変形していることから推定できる。
【００４３】
電圧Ｖのゼロレベル（あるいはモータ２の巻線Ｌｍが十分に低レベルで、モータ２が作動しないレベル）での滞留時間は、位置センサＳｐの接点が閉じた状態に維持される時間とＲｉ＋Ｒｔ（例えば、サーモスタット）の値に依存する。Ｒｉ＋Ｒｔの値は、Ｒｔが最大抵抗の状態にあり、ピストン１０が点Ｍに到達すると、半導体電子装置Ｔが次の半サイクルでトリガされないレベルにコンデンサＣｙが放電するように設定されている。
本発明の第２の実施の形態によれば、図４に図示されたシステム４０から分かるように、センサＳはセンサあるいは誘導素子Ｌｉにより達成される。
【００４４】
この実施の形態では、センサＬｉはピストン１０の通過を検知し（図５でＬｉ＝ＯＮを参照）、トランジスタＴ２の導通を開始させ、コンデンサＣｙを少なくとも部分的に放電させ、本発明の第１の実施の形態と同様に作動する。
【００４５】
図３及び図４に示されるように、回路３０，４０は自己給電するので、外部電源を使用することがなく、製作費やメンテナンスが減少する。
【００４６】
さらに、二つの実施の形態において、トランジスタＴ１は回路を閉じて電子装置Ｔをトリガし、両方向スイッチとして作動させ、Ｃｙを充電したり放電したりする。
【００４７】
これは自己給電回路３０，４０となっているので、本発明は低電力消費（ミリアンペアの範囲）や故障時に取り替え可能な利点に加え、外部電源を使用しなくてすむ可能性をもたらす。
【００４８】
上述したシステムを適用するために、本発明はまた、リニアコンプレッサ１あるいは他の流体ポンプ装置１においてピストン１０の動作を制御する方法を提供する。この方法は、容量素子Ｃｙを抵抗素子Ｒｂにより充電し、ピストン１０の動作を位置センサＳによりモニターし、ピストン１０が点Ｒを通過したことを位置センサＳが検出するまで容量素子Ｃｙの充電レベルを維持し、少なくとも部分的に容量素子Ｃｙを放電するステップを有する。
【００４９】
図５から分かるように、放電ステップが一旦完了すると、容量素子Ｃｙは再度充電される。
【００５０】
ピストン１０が弁板１１に衝突するのを防止するためにピストン１０の動作を制御するシステムを備えた流体ポンプ装置１を構成するのも本発明の目的である。
【００５１】
したがって、本発明及びその教示内容によれば、ピストン１０の弁板１１との衝突が避けられる。中間状態ではコンプレッサ１の容量が制御される。
【００５２】
本発明のシステム及び方法によれば、各サイクルでピストン１０の振動振幅をより正確に推定することができ、冷却能力（コンプレッサに適用した場合）の変動−低変動−を補償するために電子制御が行われ、ピストン１０の振動の平均振幅をＰに等しい所望の値に維持する。このシステムと方法によれば、供給電圧の変動による作動状態における形状の変動も補償するために電子制御を高速に反応させることができ、これらの補正は各振動サイクルにおいて、ピストン１０が物理的基準点Ｒを通過した後にピストン１０のストロークの振幅をその経路の最終部位で補正するように行われる。
【００５３】
本発明のシステム及び方法は、各サイクルで補正し、モータ２に印可される電圧及び電流に基づいて推定する必要がなく、モータ２の温度、構造等の二次的変量による間違いや、ピストン１０の面８，９間の平均圧力差によるピストン振動の中間点の変位がなく、高速反応をもたらす利点がある。
【００５４】
本発明は、必要な冷却能力とは独立してピストン１０の行程にわたって有効に制御することができ、電気エネルギの商用ネットワークにおける電圧の自然変動に起因する高速擾乱があっても、ピストン１０の弁板１１との衝突を防止することができる。
【００５５】
好ましい実施の形態を記載したが、可能な等価物を含む添付のクレームの内容によってのみ限定される他の変形例も本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】リニアコンプレッサの概略図である。
【図２】ピストン行程の曲線と本発明の制御システムを備えたリニアモータの電圧の曲線を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかるリニアコンプレッサのピストン位置を制御する制御システムを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかるリニアコンプレッサのピストン位置を制御する制御システムを示す図である。
【図５】両方向始動スイッチにより発生する信号の挙動とコンデンサＣｙを有する分岐回路の電圧とこの信号との時間関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    リニアコンプレッサ、
２    モータ、
４    ばね、
５    ブロック、
８，９  ピストン面、
１０  ピストン、
１１  弁板、
１２  排出弁、
１３  吸入弁、
３０，４０  電子回路、
Ｃｙ  容量素子、
Ｇ    半導体電子装置の入口、
Ｌｉ  誘導センサ、
Ｍ    最大行程、
Ｒ    ブロックの点、
Ｒｂ  抵抗素子、
Ｓ    センサ、
ＳＧ  半導体電子装置の出口、
Ｓｐ  直接接触型位置センサ、
Ｔ    半導体電子装置。
【図１】
2006506571.tif 000003
【図２】
2006506571.tif 000004
【図３】
2006506571.tif 000005
【図４】
2006506571.tif 000006
【図５】
2006506571.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月3日(2005.3.3)
【手続補正１】
【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】
流体ポンプ装置（１）においてピストン（１０）の動作を制御する制御システムであって、前記ピストン（１０）は前記流体ポンプ装置（１）のブロック（５）内で変位可能で、電圧（Ｖ）で給電されるモータ（２）により駆動され、前記モータ（２）に電圧（Ｖ）を周期的に印可して前記ピストン（１０）を駆動する出口（ＳＧ）と入口（Ｇ）を有する半導体電子装置（Ｔ）と、抵抗素子（Ｒｂ）と、容量素子（Ｃｙ）と、前記流体ポンプ装置（１）の前記ブロック（５）における点（Ｒ）を前記ピストン（１０）が通過したことを示すピストン位置センサ（Ｓ）とを備え、
前記容量素子（Ｃｙ）は、前記出口（ＳＧ）と入口（Ｇ）に再給電するために前記半導体電子装置（Ｔ）に電気的に接続されるとともに、前記半導体電子装置（Ｔ）をトリガして前記電圧（Ｖ）を前記モータ（２）に印可し、前記容量素子（Ｃｙ）は、前記モータ（２）に電圧（Ｖ）が印可される各サイクルで前記抵抗素子（Ｒｂ）により充電され、前記ピストン（１０）が前記点（Ｒ）を通過すると前記容量素子（Ｃｙ）は少なくとも部分的に放電し、かつ、次のサイクルにおいて、前記ピストン（１０）が前記点（Ｒ）を通過する時間に比例して前記半導体電子装置（Ｔ）のトリガポイントを遅延させることを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記半導体電子装置（Ｔ）は電圧（Ｖ）で自己給電されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記入口（Ｇ）と、前記抵抗素子（Ｒｂ）及び前記容量素子（Ｃｙ）とに電気的に接続されたトリガ用半導体電子装置（Ｔ１）をさらに備えたことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記電子装置は両方向電源スイッチ（Ｔ）を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記センサ（Ｓ）は前記装置（Ｔ）の前記入口（Ｇ）に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項６】
前記装置（Ｔ）は半導体電子装置（Ｔ１）による作動することを特徴とする請求項５に記載の制御システム。
【請求項７】
前記位置センサ（Ｓ）は前記ピストン（１０）と接触する接点素子（Ｓｐ）を備えていることを特徴とする請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
前記位置センサ（Ｓ）は誘導素子（Ｌｉ）を備えていることを特徴とする請求項７に記載の制御システム。
【請求項９】
前記誘導素子（Ｌｉ）は半導体装置（Ｔ２）に電気的に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の制御システム。
【請求項１０】
流体ポンプ装置（１）においてピストン（１０）の動作を制御する方法であって、前記ピストン（１０）は前記流体ポンプ装置（１）のブロック（５）内で変位可能で、電圧（Ｖ）で給電されるモータ（２）により駆動され、前記方法は、
容量素子（Ｃｙ）を抵抗素子（Ｒｂ）により充電し、
ピストン（１０）の動作を位置センサ（Ｓｐ，Ｌｉ）によりモニターし、
ピストン（１０）がブロック（５）における所定の点（Ｒ）を通過したことを位置センサ（Ｓｐ，Ｌｉ）が検出するまで容量素子（Ｃｙ）の充電レベルを維持し、少なくとも部分的に容量素子（Ｃｙ）を放電する、
ステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
放電ステップの後、容量素子（Ｃｙ）は再充電されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ピストン（１０）の動作をモニターするステップにおいて接点素子（Ｓｐ）を作動させることを特徴とする請求項１０あるいは１１に記載の方法。
【請求項１３】
モニターするステップにおいて誘導素子（Ｌｉ）を作動させることを特徴とする請求項１０あるいは１１に記載の方法。
【請求項１４】
ブロック（５）内で変位可能なピストン（１０）を備え、該ピストン（１０）は電圧（Ｖ）で給電されるモータ（２）により駆動される流体ポンプ装置（１）であって、
半導体電子装置（Ｔ）と、抵抗素子（ＲＢ）と、容量素子（Ｃｙ）と、ブロック（５）における点（Ｒ）を前記ピストン（１０）が通過したことを示すピストン位置センサ（Ｓ）とを有する回路（３０，４０）を備え、
前記抵抗素子（ＲＢ）と前記容量素子（Ｃｙ）は前記半導体電子装置（Ｔ）に電気的に接続されて前記半導体電子装置（Ｔ）の出口と入口（Ｇ）に再給電し、
前記容量素子（Ｃｙ）は前記抵抗素子（Ｒｂ）により充電されるとともに、前記ピストン（１０）が前記点（Ｒ）を通過すると少なくとも部分的に放電することを特徴とする流体ポンプ装置。
【請求項１５】
前記回路（３０，４０）は自己給電されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記電子装置は両方向電源スイッチ（Ｔ）を備えたことを特徴とする請求項１４あるいは１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記位置センサ（Ｓ）は前記ピストン（１０）と接触する接点素子（Ｓｐ）を備えたことを特徴とする請求項１４，１５あるいは１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記位置センサ（Ｓ）は誘導素子（Ｌｉ）を備えたことを特徴とする請求項１４，１５あるいは１６に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記理由により、現在の状況では、ピストン位置をモータに供給される電流とモータ端子に誘導される電圧に関する情報に基づいて基本的に推定し、ピストン位置の情報により再給電されるリニアモータに印可される電圧を制御する装置によりピストン行程を制御する必要がある。このような方法は特許文献３〜６に開示されている。
このような方法の一つは特許文献９にも見られ、この文献には、電動モータに印可された調節された電圧でパルスのデューティサイクルを制御するシステムが開示されている。このシステムは、供給された電圧に逆比例する一連の矩形電圧波を発生することにより、ピストンが一定振幅で作動するようにその動きを調節している。この方法では、ピストンの衝突の回避は効果的とはいえない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第５，７０４，７１１号
【特許文献２】米国特許第４，６０２，１７４号
【特許文献３】米国特許第５，３４２，１７６号
【特許文献４】米国特許第５，４９６，１５３号
【特許文献５】米国特許第５，４５０，５２１号
【特許文献６】米国特許第５，５９２，０７３号
【特許文献７】ブラジル特許ＰＩ９９０７４３２−０号
【特許文献８】特開平１１−３３６６６６１号公報
【特許文献９】欧州特許第０４８３４４７号
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の目的を達成するために、制御システムは、流体ポンプ装置においてピストンの動作を制御するためのものであってし、ピストンは流体ポンプ装置のブロック内で変位可能で、ある電圧で給電されるモータにより駆動され、システムは、モータに電圧を周期的に印可してピストンを駆動する出口と入口を有する半導体電子装置と、抵抗素子と、容量素子と、流体ポンプ装置のブロックにおけるある点をピストンが通過したことを示すピストン位置センサとを備え、容量素子は、前記出口と入口に再給電するために半導体電子装置に電気的に接続されるとともに、半導体電子装置をトリガして電圧をモータに印可し、容量素子は、モータに電圧が印可される各サイクルで抵抗素子により充電され、ピストンが前記点を通過すると容量素子は少なくとも部分的に放電する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
さらに、本発明の目的は、ブロック内で変位可能なピストンを備え、ピストンはある電圧で給電されるモータにより駆動される流体ポンプ装置により達成される。この装置は、半導体電子装置と、抵抗素子と、容量素子と、コンプレッサブロックにおけるある点をピストンが通過したことを示すピストン位置センサとを有する回路を備えている。抵抗素子と容量素子は半導体電子装置に電気的に接続されて半導体電子装置の出口と入口に再給電し、容量素子は抵抗素子により充電されるとともに、ピストンが前記点を通過すると少なくとも部分的に放電する。


【国際調査報告】
2006506571.tif 000008
2006506571.tif 000009
2006506571.tif 000010