-
BEREICH DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenstützstruktur für einen Linearkompressor und insbesondere eine Kolbenstützstruktur für einen Linearkompressor, in dem eine Feder, die auf elastische Weise einen Kolben hält, den Kolben stützt, wobei diese durch die hin- und hergerichtete Bewegung des Kolbens durch die Aufnahme der Antriebskraft eines Motors nur in axialer Richtung zusammengezogen und entspannt wird, während sie nicht in radialer Richtung verschoben wird.
-
STAND DER TECHNIK
-
Im Allgemeinen komprimiert ein Kompressor, der Bestandteil einer Kühlzyklusvorrichtung ist, ein Kühlmittel, das von einem Verdampfer zugeführt wird, und entläßt dieses in einem Zustand mit hoher Temperatur und hohem Druck.
-
Ein Linearkompressor, ein Beispiel des oben beschriebenen Kompressors, führt Kühlgas ein und komprimiert dieses durch die Antriebskraft eines Motors, die auf einen Kolben übertragen wird, der sich in einem Zylinder hin- und herbewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kolben auf seinen beiden Seiten auf elastische Weise von Federn gehalten, wobei die kinetische Energie desselben gespeichert wird.
-
Wie in 1 dargestellt, umfaßt der oben beschriebene Linearkompressor ein geschlossenes Gefäß 1, welches einen vorherbestimmten Innenraum besitzt, ein Innengehäuse 2, das am inneren Mittelabschnitt des geschlossenen Gefäßes 1 installiert und so geformt ist, daß es einen vorherbestimmten Innenraum besitzt, eine Deckplatte 3 zum Verschließen und Öffnen einer Seite des Innengehäuses 2, einen Zylinder 4, der mit der Deckplatte 3 verbunden ist, um auf diese Weise am Innenabschnitt des Innengehäuses 2 angeordnet zu werden, eine Außenschicht 5, die mit der Innenseite des Innengehäuses 2 verbunden ist, eine Innenschicht 6, die mit dem Zylinder in einem vorherbestimmten Abstand zur Außenschicht 5 verbunden ist, einen Magnet 7, der zwischen die Innenschicht 5 und die Außenschicht 6 eingefügt ist, um auf diese Weise einen Motor zu konstruieren, der diese einschließt, einen Kolben 8, der mit einem zylinderförmigen Kompressionsraum (P) verbunden ist, welcher am Innenabschnitt des Zylinders 4 ausgebildet ist, um hin- und herbewegt werden zu können, ein Verbindungselement 9, das in einer vorherbestimmten Form ausgebildet ist und dessen eine Seite mit dem Magneten 7 verbunden ist und dessen andere Seite mit einer Seite des Kolbens 8 verbunden ist, um auf diese Weise die Antriebskraft des Motors zum Kolben 8 zu übertragen, eine Abdeckung 10 zum Verschließen und Öffnen der anderen Seite des Innengehäuses 2, eine innere Feder 11, die mit dem Verbindungselement 9 und der Innenschicht 6 verbunden ist, und eine äußere Feder 12, die mit dem Verbindungselement 9 und der Abdeckung 10 verbunden ist.
-
Bei der inneren Feder 11 und der äußeren Feder 12 handelt es sich für gewöhnlich um runde Schraubenfedern.
-
Darüberhinaus sind ein Ventilsatz 13 zum Zuführen von Kühlgas in den Zylinder 4 und Auslassen von komprimiertem Kühlgas zur Außenseite des Zylinders 4 und ein Kopfdeckel 14 mit einer Seite des Zylinders 4 verbunden.
-
Die nicht erklärten Referenznummern 15 und 16 in 1 stellen jeweils eine Relaisspule und einen Selbstöler dar.
-
Im Folgenden wird nun der Betrieb des solcherart konstruierten herkömmlichen Linearkompressors beschrieben.
-
Wenn der Motor mit elektrischem Strom versorgt wird, bewegt sich der Magnet 7 auf lineare Weise hin und her. Die lineare Hin- und Herbewegung des Magneten 7 wird durch das Verbindungselement 9 auf den Kolben 8 übertragen, wodurch sich der Kolben 8 im Kompressionsraum (P) des Zylinders 4 hin- und herbewegt.
-
Auf diese Weise wird, wenn sich der Kolben 8 im Kompressionsraum (P) des Zylinders 4 hin- und herbewegt, Kühlgas, welches in das geschlossene Gefäß 1 eingeführt wurde, in den Kompressionsraum (P) des Zylinders 4 durch eine Kühlmitteleinlaßpassage (F) hindurch eingeführt, komprimiert und durch den Ventilsatz 13 und den Kopfdeckel 14 wiederholt zur Außenseite des Zylinders ausgestoßen.
-
Zu diesem Zeitpunkt wird der Kolben 8 auf elastische Weise von der inneren und der äußeren Feder 11 und 12 gehalten, die an beiden Seiten des Kolbens 8 angeordnet sind, während die kinetische Energie gespeichert und freigegeben wird. Im folgenden wird nun das Beispiel der Kolbenstützstruktur für den herkömmlichen Linearkompressor der inneren und äußeren Feder 11 und 12 beschrieben, welche den Kolben 8 halten.
-
Wie in 2 dargestellt, ist eine erste Stützplatte 17 mit einer Scheibeneinheit 17a, welche eine vorherbestimmte Dicke aufweist, und einer umfänglichen Einheit 17b, die vertikal gekrümmt ist und sich so erstreckt, daß ihr innerer Durchmesser dem äußeren Durchmesser der äußeren Feder 12 am umfänglichen Abschnitt der Scheibeneinheit 17a entspricht, mit der Innenseite der Abdeckung 10 verbunden.
-
Darüberhinaus ist eine zweite Stützplatte 18 mit einer Scheibeneinheit 18a, welche eine vorherbestimmte Dicke aufweist, und einer umfänglichen Einheit 18b, die vertikal gekrümmt ist und sich so erstreckt, daß ihr innerer Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser der äußeren Feder 12 am umfänglichen Abschnitt der Scheibeneinheit 18a, mit der Außenseite des Verbindungselements 9 verbunden, so daß sie der ersten Stützplatte 17 gegenüberliegt.
-
Darüberhinaus ist eine dritte Stützplatte 19 mit einer Scheibeneinheit 19a, welche eine vorherbestimmte Dicke aufweist, und einer umfänglichen Einheit 19b, die vertikal gekrümmt ist und sich so erstreckt, daß ihr innerer Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser der inneren Feder 11 am umfänglichen Abschnitt der Scheibeneinheit 19a, mit der Innenseite des Verbindungselements 9 verbunden.
-
Darüberhinaus ist eine vierte Stützplatte 20 mit einer Scheibeneinheit 20a, welche eine vorherbestimmte Dicke aufweist, und einer umfänglichen Einheit 20b, die vertikal gekrümmt ist und sich so erstreckt, daß ihr innerer Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser der inneren Feder 11 am umfänglichen Abschnitt der Scheibeneinheit 20a, mit der Außenseite der Innenschicht 6 verbunden, so daß sie der dritten Stützplatte 19 gegenüberliegt.
-
Die äußere Feder 12 ist mit der ersten und der zweiten Stützplatte 17 bzw. 18 verbunden, und die innere Feder 11 ist mit der dritten und vierten Stützplatte 19 bzw. 20 verbunden.
-
Im Detail ist ein Endabschnitt der äußeren Feder 12 fest mit der ersten Stützplatte 17 verbunden, und der andere Endabschnitt wird lose von der zweiten Stützplatte 18 gehalten.
-
Darüberhinaus wird ein Endabschnitt der inneren Feder 11 lose von der dritten Stützplatte 19 gehalten, und der andere Endabschnitt ist fest mit der vierten Stützplatte 20 verbunden.
-
Wenn sich daher der Kolben 8 durch die Antriebskraft des Motors, die durch das Verbindungselement 9 zum Kolben 8 übertragen wird, hin- und herbewegt, werden die äußere Feder 12 und die innere Feder 11, wie in 3 dargestellt, linear in axialer Richtung angeordnet und stützen danach auf lineare Weise die Bewegung des Kolbens 8, während sie wiederholt zusammengezogen und entlastet werden und gleichzeitig die kinetische Energie speichern und als elastische Energie freigeben.
-
3 und 4, welche im folgenden erklärt werden, zeigen nur den Betrieb der inneren Feder 11.
-
Wenn jedoch im oben beschriebenen herkömmlichen Linearmotor die innere und die äußere Feder 11 bzw. 12 zum elastischen Stützen des sich im Kompressionsraum (P) des Zylinders 4 durch Aufnahme der vom Motor über das Verbindungselement 9 zugeführten Antriebskraft hin- und herbewegenden Kolbens 8 in axialer Richtung zusammengezogen und entlastet werden, werden die innere und die äußere Feder 11 bzw. 12 jeweils von der zweiten Stützplatte 18 und der dritten Stützplatte 19, die mit dem Verbindungselement 9 verbunden ist, welches mit dem Kolben 8 verbunden ist, lose gehalten. Wie daher in 4 dargestellt, wird, wenn die innere und die äußere Feder 11 bzw. 12 in axialer Richtung zusammengezogen und entlastet werden, eine Exzentrizität in einer Radiusrichtung erzeugt. Danach wirkt, wie in 5 dargestellt, ein Massenträgheitsmoment aufgrund von Fa und Fb, die in die reziproken Richtungen wirken, durch die Exzentrizität der Feder auf den Kolben 8 ein. Daraus ergibt sich das Problem, daß durch die Reibung zwischen der äußeren umfänglichen Seite des sich im Kompressionsraum (P) des Zylinders 4 hin- und herbewegenden Kolbens und der inneren umfänglichen Seite des Zylinders 4 ein Abrieb entsteht.
-
TECHNISCHE PROBLEME, DIE IN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolbenstützstruktur für einen Linearkompressor zu schaffen, bei der eine Feder, welche auf elastische Weise einen Kolben hält, den Kolben stützt, wobei sie durch die hin- und hergerichtete Bewegung des Kolbens bei Aufnahme der Antriebskraft eines Motors nur axial zusammengezogen und entlastet wird, während sie nicht in radialer Richtung verschoben wird, wodurch ein Abrieb des Kolbens und Zylinders verhindert und die Kompressionseffizienz des Kompressors erhöht wird.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Um die oben beschriebenen Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird eine Kolbenstützstruktur für einen Linearkompressor geschaffen, welche die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt ein Beispiel eines allgemeinen Linearkompressors;
-
2 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Beispiel einer Kolbenstützstruktur eines Linearkompressors des Standes der Technik zeigt;
-
3 ist eine Querschnittsansicht, welche den Zustand einer Feder vor dem Betrieb eines Linearkompressors in einer Kolbenstützstruktur für einen Linearkompressor nach dem Stand der Technik zeigt;
-
4 ist eine Querschnittsansicht, welche den Zustand einer Feder während des Betriebs eines Linearkompressors in einer Kolbenstützstruktur für einen Linearkompressor nach dem Stand der Technik zeigt;
-
5 zeigt ein schematisches Diagramm, welches den Zustand einer Bewegungsenergie zeigt, die durch die Exzentrizität der Feder in einer Kolbenstützstruktur für einen Linearkompressor nach dem Stand der Technik auf einen Kolben einwirkt;
-
6 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Kolbenstutzstruktur für einen Linearkompressor nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
AUSFÜHRUNGSARTEN DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Im Folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
-
In den Zeichnungen bezeichnen ähnliche Referenznummern ähnliche Bauelemente, die in den 1 und 2 dargestellt sind. Somit wird auf die Beschreibung solcher Bauelemente im Folgenden verzichtet.
-
Zuerst umfaßt eine Kolbenstützstruktur für einen Linearkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in 6 dargestellt ist, folgendes: einen Kolben 8, der sich durch Aufnahme der Antriebskraft eines Motors in axialer Richtung hin- und herbewegt; eine erste Feder 50, von der ein Endabschnitt fest an einer Seite des Kolbens 8 befestigt ist, und von der der andere Endabschnitt von der Innenseite einer Abdeckung 10 gehalten wird; und eine zweite Feder 60, von der ein Endabschnitt fest mit der anderen Seite des Kolbens 8 verbunden ist, und von der der andere Endabschnitt von der Außenseite einer Innenschicht 6 gehalten wird.
-
Die hin- und hergerichtete Bewegung des Kolbens 8 wird elastisch durch das Zusammenziehen und Entlasten der ersten und zweiten Feder 50 und 60 in axialer Richtung gestützt.
-
Bei der ersten und der zweiten Feder 50 und 60 handelt es sich um runde Schraubenfedern, deren Normen vorzugsweise die selben sind.
-
Im folgenden wird nun die Kolbenstützstruktur für den Linearkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
-
Die federfixierenden Stützelemente 21 und 21' besitzen eine vorherbestimmte Form, wobei beide Elemente fest an beiden Seiten des Kolbens 8 befestigt sind, und jeweils ein Endabschnitt der ersten Feder 50 und der zweiten Feder 60 fest mit den federfixierenden Stützelementen 21 und 21' befestigt ist.
-
Die federfixierenden Stützelemente 21 und 21' besitzen die Form einer hohlen Scheibe mit einer bestimmten Dicke und einem vorherbestimmten Durchmesser. Die Struktur derselben ist dadurch gekennzeichnet, daß Ringeinheiten 21b und 21b', welche mit Durchgangslöchern 21a und 21a' ausgestattet sind und einen vorherbestimmten Durchmesser aufweisen, in der Mitte ausgebildet sind, und umfängliche Einheiten 21c und 21c', die vertikal gekrümmt sind und sich in eine vorherbestimmte Höhe erstrecken, wodurch sie einen Außendurchmesser aufweisen, welche dem Innendurchmesser der ersten und zweiten Feder 50 und 60 entsprechen, an den umfänglichen Abschnitten der Durchgangslöcher 21a und 21a' der Ringeinheiten 21b und 21b' ausgebildet sind.
-
In der Zwischenzeit werden die anderen Endabschnitte der ersten Feder 50 und der zweiten Feder 60 lose von den federfixierenden Stützelementen 22 und 22' gehalten, die jeweils fest mit der Innenseite der Abdeckung 10 und der Außenseite der Innenschicht 6 verbunden sind, die in einem vorherbestimmten Abstand zu beiden Seiten des Kolbens 8 angeordnet ist.
-
Die federfixierenden Stützelemente 22 und 22' besitzen eine hohle Form mit einer bestimmten Dicke und einem vorherbestimmten Durchmesser. Deren Struktur ist dadurch gekennzeichnet, daß Ringeinheiten 22b und 22b', die mit Durchgangslöchern 22a und 22a' mit einem vorherbestimmten Durchmesser in der Mitte ausgebildet sind, und umfängliche Einheiten 22c und 22c', die vertikal gekrümmt sind und sich in eine vorherbestimmte Höhe erstrecken, wodurch der Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der ersten und zweiten Feder 50 und 60, an den umfänglichen Abschnitten der Durchgangslöcher 22a und 22a' der Ringeinheiten gebildet werden.
-
Daher ist die Kolbenstützstruktur für den Linearkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail dadurch gekennzeichnet, daß ein Endabschnitt der ersten Feder 50 fest in den umfänglichen Abschnitt 21c des federfixierenden Stützelements 21 eingefügt ist, welches mit der Außenseite des Kolbens 8 verbunden ist, und der andere Endabschnitt lose in den umfänglichen Abschnitt 22c des federfixierenden Stützelements 22 eingefügt ist, der mit der Abdeckung 10 verbunden ist.
-
Auf ähnliche Weise ist ein Endabschnitt der zweiten Feder 60 fest in den umfänglichen Abschnitt 21c' des federfixierenden Stützelements 21' eingefügt, der mit der Außenseite des Kolbens 8 verbunden ist, und der andere Endabschnitt ist lose in den umfänglichen Abschnitt 22c' des federfixierenden Elements 22' eingefügt, der mit der Innenschicht 6 verbunden ist.
-
Im Folgenden werden der Betrieb und die Auswirkungen der Kolbenstützstruktur für den Linearkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
Wenn sich zuerst der Kolben 8 durch die Antriebskraft des Motors, die durch das Verbindungselement 9 zum Kolben 8 übertragen wird, hin- und herbewegt, stützen die erste Feder 50 und die zweite Feder 60 auf elastische Weise die Bewegung des Kolbens 8, während sie wiederholt zusammengezogen und entlastet werden, und gleichzeitig speichern und entladen sie die kinetische Energie in elastische Energie.
-
Zu diesem Zeitpunkt wird einer der beiden Endabschnitte der ersten und der zweiten Feder 50 bzw. 60, welche auf elastische Weise den Kolben 8 halten, der sich wie oben beschrieben hin- und herbewegt, lose gehalten, während ein Endabschnitt, der in Verbindung mit dem Kolben 8 steht, zusammengezogen und entlastet wird, wobei dieser fest mit dem Kolben 8 verbunden ist und sich wie ein einzelner Körper, der zum Kolben 8 paßt, zusammen mit dem Kolben 8 hin- und herbewegt und auf diese Weise den Kolben 8 elastisch stützt.
-
Somit werden die erste und die zweite Feder 50 bzw. 60 nicht in radialer Richtung verschoben.
-
Da die erste und die zweite Feder 50 und 60 in axialer Richtung zusammengezogen und entlastet werden, ohne dabei in einer radialen Richtung verschoben zu werden, und dabei die hin- und hergerichtete Bewegung des Kolbens 8 auf elastische Weise stützen, bewegt sich der Kolben 8 nur in axialer Richtung linear hin und her, ohne in einer radialen Richtung verschoben zu werden, wenn er sich im Kompressionsraum (P) des Zylinders 4 bewegt. Dadurch wird der Abrieb des Kolbens 8 und des Zylinders 4 verhindert.
-
INDUSTRIELLE VERFÜGBARKEIT
-
In der Kolbenstützstruktur für den Linearkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung werden die erste Feder 50 und die zweite Feder 60, welche den Kolben 8 stützen, der sich aufgrund der Antriebskraft des Motors hin- und herbewegt, in axialer Richtung zusammengezogen und entlastet, ohne dabei in radialer Richtung verschoben zu werden, wodurch die hin- und hergerichtete Bewegung des Kolbens 8 auf elastische Weise gestützt wird, so daß sich der Kolben 8 in axialer Richtung im Kompressionsraum (P) des Zylinders 4 linear hin- und herbewegen kann. Daher wirkt kein Rotationsimpuls auf den Kolben 8 ein, wodurch ein Abrieb des Kolbens 8 und des Zylinders 4 und ein Brechen der Teile verhindert wird.
-
Darüberhinaus dient die Antriebskraft des Motors als Ansaugkraft und als Verdichtungskraft ohne Reibungsverluste, wodurch die Verdichtungseffizienz des Kompressors erhöht wird.