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Hintergrund
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Die Offenbarung betrifft einen Linearkompressor.
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Allgemein ist ein Kompressor eine mechanische Vorrichtung zur Druckerhöhung durch Aufnehmen von Kraft von einem Krafterzeuger, z. B. einem Elektromotor oder einer Turbine, und Komprimieren von Luft, Kältemittel oder verschiedenem anderem Arbeitsgas, und findet breiten Einsatz in Haushaltsgeräten und der gesamten Industrie.
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Einteilen lässt sich ein solcher Kompressor in einen Hubkolbenkompressor, einen Drehkolbenkompressor und einen Scrollkompressor.
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Im Hubkolbenkompressor ist ein Kompressionsraum zum Komprimieren von Arbeitsgas zwischen einem Kolben und einem Zylinder gebildet, und in den Kompressionsraum eingeleitetes Kältemittel wird komprimiert, während sich der Kolben im Zylinder linear hin und her bewegt.
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In letzter Zeit wurde unter Hubkolbenkompressoren ein Linearkompressor entwickelt, der einen einfachen Aufbau hat und den Kompressionswirkungsgrad ohne mechanischen Verlust infolge von Bewegungsumwandlung verbessern kann, indem ein sich linear hin und her bewegender Kolben direkt mit einem Antriebsmotor verbunden ist.
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In der verwandten Technik offenbart die
KR 10 2017 075 430 A (3. Juli 2017) eine Zylinderanordnung und einen Linearkompressor damit.
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Dieses Dokument offenbart einen Zylinder, der einen Kompressionsraum von Kältemittel bildet, und einen sich im Zylinder hin und her bewegenden Kolben. Insbesondere verfügt der Kolben über einen Vorderflächenabschnitt, der ein vorderes Ende des Kolbens bildet und ein darauf vorgesehenes Ansaugventil hat, einen Kolbenkörper, der sich vom Vorderflächenabschnitt nach hinten erstreckt, und einen Kolbenflansch, der sich von einem hinteren Ende des Kolbenkörpers in Radialrichtung erstreckt.
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Der Kolben kann sich im Zylinder linear hin und her bewegen. Dabei wird Öl zur Reibungsverringerung zwischen dem Kolben und dem Zylinder zwischen einer Außenumfangsfläche des Kolbens und einer Innenumfangsfläche des Zylinders zugeführt. Da insbesondere ein sägezahnförmiger unebener Abschnitt in der Außenumfangsfläche des Kolbens gebildet sein kann und Öl im unebenen Abschnitt konzentriert (komprimiert) wird, um den Druck zu erhöhen, kann die Schwebekraft des Kolbens im Zylinder erhöht werden.
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Allerdings hat der im vorstehenden Dokument offenbarte Linearkompressor die nachstehend aufgeführten Probleme.
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Erstens trat im herkömmlichen Linearkompressor mit der Kolbenbewegung relativ zum Zylinder Öl über einen Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder aus. Als Ergebnis verschlechterte sich der Kompressorwirkungsgrad gemäß dem Leckverlust.
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Um zweitens den Leckverlust zu reduzieren, kann der Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder verkleinert werden. Da aber in diesem Fall die Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder zunimmt, kann sich der Kompressionswirkungsgrad durch Reibungsverlust verschlechtern.
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EP 2 220 370 B1 stellt einen Hubkolbenverdichter bereit, der einen Zylinder mit einer Öltasche an einer Innenumfangsfläche eines Kolbeneinführlochs zum Einführen eines Kolbens mit einer vorbestimmten Breite und Tiefe und einen Kolben mit einem Lagerabschnitt aufweist, der so vorsteht, dass er eine Innenumfangsfläche des Kolbeneinführlochs gleitend berührt und in das Kolbeneinführloch des Zylinders eingesetzt ist. Der Lagerabschnitt ist so ausgebildet, dass er eine kürzere Länge als die der Öltasche des Zylinders hat, so dass ein Reibungsverlust zwischen dem Zylinder und dem Kolben verringert wird.
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KR 10 2015 0031726 A offenbart einen Hubkolbenverdichter mit einem Gaslager, dass ein Kühlgas mit hohem Druck zu einem Spalt eines Zylinders und eines Kolbens führt und an dem Zylinder ausgebildet ist.
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Zusammenfassung
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Eine Aufgabe der Offenbarung, die zur Lösung des Problems zustande kam, liegt in einem Linearkompressor, der einen gleichmäßigen Zwischenraum wahren kann, wenn sich ein Kolben in einem Zylinder hin und her bewegt.
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Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, einen Linearkompressor bereitzustellen, der Lagerkältemittel daran hindern kann, über einen Zwischenraum auszutreten, indem ein Zwischenraum zwischen einem Kolben und einem Zylinder klein gehalten wird.
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Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, einen Linearkompressor bereitzustellen, der Kältemittelaustritt minimieren und Reibungsverlust zwischen einem Kolben und einem Zylinder reduzieren kann, indem ein Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder verkleinert wird.
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Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, einen Linearkompressor bereitzustellen, der die Schwebekraft eines Kolbens durch einfache Kolbenbearbeitung verbessern und dadurch den Kompressorwirkungsgrad verbessern kann.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein Linearkompressor gemäß Anspruch 1 bereitgestellt; die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen der Erfindung.
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Offenbarungsgemäß verfügt ein Linearkompressor über einen Rahmen, einen im Rahmen angeordneten Zylinder, der einen Kompressionsraum von Kältemittel bildet, und einen Kolben, der sich im Zylinder in Axialrichtung hin und her bewegt. Der Kolben verfügt über ein erstes Teil, das sich in Axialrichtung erstreckt, ein zweites Teil, das einen größeren Durchmesser als das erste Teil hat und an einem zum Abgabeventil weisenden Ende des ersten Teils gebildet ist, und ein drittes Teil, das einen größeren Durchmesser als das erste Teil hat und am anderen Ende des ersten Teils gebildet ist.
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Insbesondere kann das zweite Teil aufweisen: eine erste Außenumfangsfläche, die sich von einer Vorderfläche des Kolbens nach hinten erstreckt, und eine zweite Außenumfangsfläche, die von der ersten Außenumfangsfläche in einer vom Abgabeventil wegführenden Richtung beabstandet ist, und ein Abstand zwischen der ersten Außenumfangsfläche und einer Innenumfangsfläche des Zylinders kann kleiner als ein Abstand zwischen der zweiten Außenumfangsfläche und der Innenumfangsfläche des Zylinders sein.
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Bewegt sich der Kolben im Zylinder hin und her, ist es folglich möglich, Austritt von Lagerkältemittel, das zur Außenumfangsfläche des Kolbens fließt, zum Kompressionsraum des Zylinders über die Vorderfläche des Kolbens zu minimieren. Zusätzlich ist es möglich, Reibungsverlust zwischen dem Zylinder und dem Kolben zu minimieren, indem der Abstand zwischen der zweiten Außenumfangsfläche des Kolbens und der Innenumfangsfläche des Zylinders gleich einem vorhandenen Abstand oder ähnlich wie dieser gehalten wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Durchmesser D1 der ersten Außenumfangsfläche größer als ein Durchmesser D2 der zweiten Außenumfangsfläche sein, und eine Axiallänge L1 der ersten Außenumfangsfläche kann gleich oder größer als eine Axiallänge L2 der zweiten Außenumfangsfläche sein, was die Menge des Lagerkältemittels reduziert, das zum Kompressionsraum entlang der Außenumfangsfläche des Kolbens austritt.
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Das zweite Teil kann ferner eine dritte Außenumfangsfläche aufweisen, die die erste Außenumfangsfläche mit der zweiten Außenumfangsfläche verbindet, und ein Durchmesser D3 der dritten Außenumfangsfläche kann kleiner als ein Durchmesser D2 der zweiten Außenumfangsfläche sein.
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Ein Durchmesser D4 eines vorderen Endes des Kolbens kann kleiner als ein Durchmesser D1 der ersten Außenumfangsfläche sein.
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Das zweite Teil kann ferner eine vierte Außenumfangsfläche aufweisen, die sich von einer Vorderfläche des Kolbens zur ersten Außenumfangsfläche erstreckt, und die vierte Außenumfangsfläche kann so geneigt sein, dass eine Querschnittfläche davon von der Vorderfläche des Kolbens nach hinten zunimmt.
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Ferner kann das zweite Teil eine fünfte Außenumfangsfläche aufweisen, die sich von der ersten Außenumfangsfläche zur dritten Außenumfangsfläche erstreckt, und die fünfte Außenumfangsfläche kann so geneigt sein, dass eine Querschnittfläche davon von der ersten Außenumfangsfläche nach hinten abnimmt.
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Das zweite Teil kann ferner eine sechste Außenumfangsfläche aufweisen, die sich von der dritten Außenumfangsfläche zur zweiten Außenumfangsfläche erstreckt, und die sechste Außenumfangsfläche kann so geneigt sein, dass eine Querschnittfläche davon von der dritten Außenumfangsfläche nach hinten zunimmt.
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Ferner kann das erste Teil ein Verbindungsstück aufweisen, das eine Außenumfangsfläche des Kolbens bildet und das zweite Teil mit dem dritten Teil verbindet. Dabei kann ein Durchmesser D5 des Verbindungsstücks kleiner als der Durchmesser D3 der dritten Außenumfangsfläche sein.
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Das zweite Teil kann ferner eine siebente Außenumfangsfläche aufweisen, die sich von der zweiten Außenumfangsfläche zum Verbindungsstück erstreckt, und die siebente Außenumfangsfläche kann so geneigt sein, dass eine Querschnittfläche davon von der zweiten Außenumfangsfläche nach hinten abnimmt.
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Das dritte Teil kann eine Lageraußenumfangsfläche aufweisen, die sich vom Verbindungsstück nach hinten erstreckt, und ein Durchmesser D6 der Lageraußenumfangsfläche kann größer als ein Durchmesser D5 des Verbindungsstücks sein. Der Durchmesser D6 der Lageraußenumfangsfläche kann gleich oder kleiner als der Durchmesser D2 der zweiten Außenumfangsfläche sein.
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Ein den Rahmen durchlaufender Lagerzuflusskanal, über den ein Teil des aus dem Kompressionsraum abgegebenen Kältemittels von einer Außenseite zu einer Innenseite des Zylinders eingeleitet wird, ist im Zylinder gebildet, und das über den Lagerzuflusskanal eingeleitete Kältemittel kann entlang einer Außenumfangsfläche des Kolbens fließen.
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Hierbei verschiebt sich der Kolben hin und her linear zu einem oberen Totpunkt P1 und zieht sich zu einem unteren Totpunkt P2 zurück, und bei Bewegung des Kolbens zum unteren Totpunkt P2 kann ein Abschnitt der ersten Außenumfangsfläche den Lagerzuflusskanal in Radialrichtung überlappen.
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Der Kolben kann einen in Zylinderform ausgebildeten Kolbenkörper und einen sich vom Kolbenkörper nach außen in Radialrichtung erstreckenden Kolbenflansch aufweisen, und die erste Außenumfangsfläche sowie die zweite Außenumfangsfläche können im Kolbenkörper gebildet sein.
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Der Kolbenkörper kann so geneigt sein, dass eine Querschnittfläche davon von einer Vorderfläche zu einer Rückfläche davon abnimmt, und ein Durchmesser eines vorderen Endes des Kolbenkörpers kann größer als ein Durchmesser eines hinteren Endes des Kolbenkörpers sein.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht des Aufbaus eines Kolbens und eines Zylinders gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung.
- 2 ist eine schematische Ansicht der Konfiguration eines Linearkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung.
- 3 ist eine Ansicht eines ersten Lageraufbaus eines Kolbens gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung.
- 4 ist eine Ansicht eines zweiten Lageraufbaus eines Kolbens gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung.
- 5 ist eine Ansicht eines Zustands, in dem sich ein Kolben gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung zu einem oberen Totpunkt vorschiebt.
- 6 ist eine Ansicht eines Zustands, in dem sich ein Kolben gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung zu einem unteren Totpunkt zurückzieht.
- 7 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Kolbens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung.
- 8 ist eine Perspektivansicht eines Linearkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung.
- 9 ist eine explodierte Perspektivansicht eines Kompressorkörpers, der in einem Mantel eines Linearkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung untergebracht ist.
- 10 ist eine Querschnittansicht an der Linie IV-IV' von 1.
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Nähere Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachstehend wird auf die Ausführungsformen der Offenbarung näher eingegangen, für die Beispiele in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind.
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In der folgenden näheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, die einen Teil davon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische bevorzugte Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung praktisch umgesetzt sein kann. Diese Ausführungsformen werden ausreichend detailliert beschrieben, damit der Fachmann die Erfindung praktisch umsetzen kann, und es sollte verständlich sein, dass andere Ausführungsformen genutzt werden können und dass logische strukturelle, mechanische, elektrische und chemische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zur Vermeidung von Einzelheiten, die für den Fachmann zur praktischen Umsetzung der Erfindung unnötig sind, kann die Beschreibung auf bestimmte Informationen verzichten, die dem Fachmann bekannt sind. Daher ist die folgende nähere Beschreibung nicht als Einschränkung zu verstehen.
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Zudem können in der Beschreibung von Ausführungsform solche Begriffe wie erster, zweiter, A, B, (a), (b) u. ä. hierin verwendet werden, wenn Komponenten der Erfindung beschrieben werden. Jeder dieser Begriffe dient nicht dazu, eine Beschaffenheit, Reihenfolge oder Abfolge einer entsprechenden Komponente festzulegen, sondern lediglich dazu, die entsprechende Komponente von einer oder mehreren anderen Komponenten zu unterscheiden. Zu beachten ist, dass bei Angabe in der Beschreibung, eine Komponente sei mit einer anderen Komponente „verbunden“, „gekoppelt“ oder „zusammengefügt“, die erstgenannte mit der letztgenannten direkt „verbunden“, „gekoppelt“ und „zusammengefügt“ oder mit der letztgenannten über eine weitere Komponente „verbunden“, „gekoppelt“ und „zusammengefügt“ sein kann.
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1 ist eine Ansicht des Aufbaus eines Kolbens und eines Zylinders gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung, und 2 ist eine schematische Ansicht der Konfiguration eines Linearkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung.
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Mit Bezug auf 1 und 2 weist der Linearkompressor 10 gemäß dieser Ausführungsform einen Kolben 200, einen Zylinder 120 und einen Rahmen 110 auf.
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Der Kolben 200 ist als hin und her gehende Komponente zu verstehen. Der Kolben 200 entspricht einer Komponente, die sich in einer Richtung linear hin und her bewegt und Kältemittel komprimiert.
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Hierbei ist eine Richtung als „Axialrichtung“ festgelegt. Die Axialrichtung C entspricht einer Horizontalrichtung von 1. In Axialrichtung ist eine Richtung, in der sich der Kolben 200 zu einem Abgabeventil 61 bewegt, eine „Vorderseite“ und eine Gegenrichtung dazu ist eine „Rückseite“. Das heißt, in 1 kann in Horizontalrichtung eine Linksrichtung als „Axialrichtungs-Vorderseite“ verstanden werden, und eine Rechtsrichtung kann als „Axialrichtungs-Rückseite“ verstanden werden.
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Zusätzlich ist eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung als „Radialrichtung“ festgelegt. In 1 kann eine Vertikalrichtung als eine von Radialrichtungen verstanden werden. Unter den Radialrichtungen ist eine Richtung, in der sich der Kolben 200 zum Zylinder 120 bewegt, als Radialrichtungs-Außenseite festgelegt, und eine Gegenrichtung dazu ist als „Radialrichtungs-Innenseite“ festgelegt.
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Der Kolben 200 weist einen Kolbenkörper 210 und einen Kolbenflansch 220 auf, der sich von einem hinteren Ende des Kolbenkörpers 210 in Radialrichtung erstreckt.
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Der Kolbenkörper 210 kann sich innerhalb des Zylinders 120 radial hin und her bewegen, und der Kolbenflansch 220 kann sich außerhalb des Zylinders 120 hin und her bewegen.
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Insbesondere hat der Kolbenkörper 210 im Wesentlichen eine Zylinderform und ist in einer Form ausgebildet, die sich in Axialrichtung erstreckt. Der Kolbenkörper 210 kann einen kleineren Außendurchmesser als ein Innendurchmesser des Zylinders 120 haben. Daher kann bei Einführung des Kolbenkörpers 210 in den Zylinder 120 ein Zwischenraum 70 zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 gebildet sein.
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Der Kolbenkörper 210 verfügt über ein erstes Teil 210a, das sich in Axialrichtung erstreckt, ein zweites Teil 210b, das an einem Ende des ersten Teils 210a gebildet ist, und ein drittes Teil 210c, das am anderen Ende des ersten Teils 210b gebildet ist.
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Hierbei kann das zweite Teil 210b als „erstes Lager“ oder „vorderes Lager“ bezeichnet werden, und das dritte Teil 210c kann als „zweites Lager“ oder „hinteres Lager“ bezeichnet werden.
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Das erste Teil 210a hat einen vorbestimmten Durchmesser A1 und erstreckt sich in Axialrichtung. Zusätzlich hat das zweite Teil 210b einen Durchmesser A2, der größer als der Durchmesser A1 des ersten Teils 210a ist, und ist an einem Ende des ersten Teils 210a gebildet, das zum Abgabeventil 161 weist. Weiterhin hat das dritte Teil 210c einen Durchmesser A3, der größer als der Durchmesser A1 des ersten Teils 210a ist, und ist am anderen Ende des ersten Teils 210a gebildet.
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Außerdem kann der Kolbenkörper 210 ferner ein viertes Teil 210d aufweisen, das an einem Ende des dritten Teils 210c gebildet ist. Das vierte Teil 210d kann den gleichen Durchmesser wie der Durchmesser A1 des ersten Teils 210a haben.
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Hierbei können das erste Teil 210a, das zweite Teil 210b, das dritte Teil 210c und das vierte Teil 210d in einem Stück ausgebildet sein. Zusätzlich können das erste Teil 210a und/oder das vierte Teil 210d im Kolbenkörper 210 über Einstechen gebildet sein.
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In einem weiteren Aspekt weist der Kolbenkörper 210 einen Vorderflächenabschnitt 211 auf, der das vordere Ende des Kolbenkörpers 210 bildet. Der Vorderflächenabschnitt 211 kann mit einem Ansaugventil 250 versehen sein. Der Vorderflächenabschnitt 211 kann so angeordnet sein, dass er zum Abgabeventil 161 weist.
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Zudem weist der Kolbenkörper 210 ferner einen Seitenflächenabschnitt auf, der die Außenumfangsfläche oder die Umfangsfläche des Kolbenkörpers 210 bildet. Der Seitenflächenabschnitt weist ein erstes Lager 212 und ein zweites Lager 213 auf.
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Insbesondere bildet das erste Lager 212 einen Teil der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210. Das erste Lager 212 kann an der Vorderseite des Kolbenkörpers 210 liegen. Das heißt, das erste Lager 212 bezeichnet einen Abschnitt, der sich vom Vorderflächenabschnitt 211 des Kolbenkörpers 210 nach hinten erstreckt.
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Das zweite Lager 213 bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210. Das zweite Lager 213 kann an der Rückseite des Kolbenkörpers 210 liegen. Das zweite Lager 213 kann an einem Punkt liegen, der einen vorbestimmten Abstand vom ersten Lager 212 nach hinten hat. Das heißt, das zweite Lager 213 kann zwischen dem ersten Lager 212 und dem Kolbenflansch 220 gebildet sein.
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Der Durchmesser des ersten Lagers 212 kann gleich dem des zweiten Lagers 213 sein.
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Da hierbei das erste Lager 212 an der Vorderseite des Kolbenkörpers 210 liegt und daher als „vorderes Lager“ bezeichnet wird, und das zweite Lager 213 liegt an der Rückseite des Kolbenkörpers 210 und wird daher als „hinteres Lager“ bezeichnet.
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Außerdem weist der Seitenflächenabschnitt ferner ein erstes Verbindungsstück 214 zum Verbinden des ersten Lagers 212 mit dem zweiten Lager 213 auf.
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Das erste Verbindungsstück 214 bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 und kann als Abschnitt zum Verbinden des ersten Lagers 212 mit dem zweiten Lager 213 verstanden werden.
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Hierbei ist das erste Verbindungsstück 214 so ausgebildet, dass es von der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 in Radialrichtung nach innen ausgespart ist. Das heißt, der Durchmesser des ersten Verbindungsstücks 214 kann kleiner als der des ersten Lagers 212 oder des zweiten Lagers 213 sein.
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Zudem weist der Seitenflächenabschnitt ferner ein zweites Verbindungsstück 215 zum Verbinden des zweiten Lagers 213 mit dem Kolbenflansch 220 auf.
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Das zweite Verbindungsstück 215 bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 und kann als Abschnitt zum Verbinden des zweiten Lagers 213 mit dem Kolbenflansch 220 verstanden werden.
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Hierbei ist das zweite Verbindungsstück 215 so ausgebildet, dass es von der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 in Radialrichtung nach innen ausgespart ist. Das heißt, der Durchmesser des zweiten Verbindungsstücks 215 kann kleiner als der des ersten Lagers 212 oder des zweiten Lagers 213 sein.
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Der Durchmesser des zweiten Verbindungsstücks 215 kann gleich dem des ersten Verbindungsstücks 214 sein. Hierbei können das erste Verbindungsstück 214 und das zweite Verbindungsstück 215 gemeinsam als „Verbindungsstück“ bezeichnet werden.
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Zusammengefasst sind vom vorderen Ende oder Vorderflächenabschnitt 211 des Kolbenkörpers 210 das erste Lager 212, das erste Verbindungsstück 214, das zweite Lager 213 und das zweite Verbindungsstück 215 nacheinander verbunden, um die Außenumfangsfläche oder die Seitenfläche des Kolbenkörpers 210 zu bilden.
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Der Zylinder 120 ist in Zylinderform so ausgebildet, dass der Kolben 200 darin untergebracht ist. Der Zylinder 120 ist an der Radialrichtungs-Außenseite des Kolbens 200 so angeordnet, dass er die Außenumfangsfläche des Kolbens 200 umgibt.
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Zusätzlich bildet der Zylinder 120 einen Kompressionsraum P, in dem Kältemittel durch den Kolben 200 komprimiert wird. Der Kompressionsraum P ist in einem Raum gebildet, der an der Axialrichtungs-Vorderseite des Kolbens 200 und der Innenseite des Zylinders 120 gebildet ist. Außerdem kann der Kolben 200 zur Axialrichtungs-Vorderseite bewegt werden, um das im Kompressionsraum P aufgenommene Kältemittel zu komprimieren.
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Der Kompressionsraum P kann als Raum festgelegt sein, der zwischen einem Ansaugventil 250 und einem Abgabeventil 161 gebildet ist. Dabei werden das Ansaugventil 250 und das Abgabeventil 161 als Komponenten zum Einstellen des Durchflusses des Kältemittels verstanden.
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Weiterhin weist das erste Lager 212 des Kolbens 200 zum Abgabeventil 161 und liegt an einem Abschnitt, der dem Kompressionsraum P am nächsten ist. Das heißt, da das erste Lager 212 vor dem Kolben 200 gebildet ist, kann der Zwischenraum C1 zwischen dem ersten Lager 212 und dem Zylinder 120 als wichtiger Faktor zur Bestimmung des Kompressorwirkungsgrads verstanden werden.
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Der Rahmen 110 ist so konfiguriert, dass der Zylinder 120 darin untergebracht ist. Der Rahmen 110 ist an der Radialrichtungs-Außenseite des Zylinders 120 so angeordnet, dass er die Außenumfangsfläche des Zylinders 120 umgibt.
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Zusätzlich weist der Linearkompressor 10 ferner ein Ansaugrohr 104 und ein Abgaberohr 106 auf. Das Ansaugrohr 104 kann als Kältemittelrohr verstanden werden, über das Kältemittel in den Linearkompressor 10 eingeleitet wird, und das Abgaberohr 106 kann als Kältemittelrohr verstanden werden, über das Kältemittel aus dem Linearkompressor 10 abgegeben wird.
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Das Ansaugrohr 104 ist an der Axialrichtungs-Rückseite des Kolbens 200 angeordnet, um Kältemittel dem Kompressionsraum P zuzuführen. Das heißt, das Ansaugrohr 104 ist an der Axialrichtungs-Rückseite des Kolbens 200 angeordnet, und der Kompressionsraum P ist an der Axialrichtungs-Vorderseite des Kolbens 200 gebildet. Folglich kann eine Richtung, in der Kältemittel fließt, als Axialrichtungs-Vorderseite verstanden werden. Bewegt sich der Kolben 200 nach vorn, kann das im Kompressionsraum P untergebrachte Kältemittel komprimiert werden.
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Zusätzlich kann sich das Ansaugrohr 104 in Hin- und Herbewegungsrichtung des Kolbens 200 erstrecken. Das heißt, das Ansaugrohr 104 ist an der Axialrichtungs-Rückseite des Kolbens 200 in Axialrichtung vorgesehen. Daher kann das Kältemittel, das das Ansaugrohr 104 durchfließt, in den Kompressionsraum P mit minimiertem Strömungsverlust fließen, wodurch es komprimiert wird.
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Zusätzlich ist der Linearkompressor 10 mit einem Abgaberaum D versehen, in dem aus dem Kompressionsraum P abgegebenes Kältemittel fließt. Der Abgaberaum D ist an der Axialrichtungs-Vorderseite des Zylinders 120 und des Rahmens 110 gebildet.
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Außerdem weist der Linearkompressor 10 eine Abgabeabdeckung 160 auf, die den Abgaberaum D bildet. Die Abgabeabdeckung 160 kann mit der Vorderseite des Rahmens 110 gekoppelt sein, um den Abgaberaum D zu bilden. Das Abgaberohr 106 kann an einer Seite der Abgabeabdeckung 160 angeordnet sein, so dass das im Abgaberaum D aufgenommene Kältemittel fließt.
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Weiterhin ist ein vorbestimmter Spalt zwischen dem Kolben 200, dem Zylinder 120 und dem Rahmen 110 vorhanden. Mit Spalt ist ein kleiner Spalt bezeichnet, damit ein vorbestimmtes Fluid fließen kann.
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Insbesondere verfügt der Linearkompressor 10 über einen ersten Lagerspalt 20, der zwischen der Innenumfangsfläche des Rahmens 110 und der Außenumfangsfläche des Zylinders 120 gebildet ist, und einen zweiten Lagerspalt 30, der zwischen der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 und der Außenumfangsfläche des Kolbens 200 gebildet ist.
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In 1 und 2 sind der zweckmäßigen Beschreibung halber der erste Lagerspalt 20 und der zweite Lagerspalt 30 relativ breit dargestellt. Der Rahmen 110, der Zylinder 120 und der Kolben 200 können in Kontakt miteinander stehen.
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Ferner weist der Linearkompressor 10 einen Lagerzuflusskanal 40 auf, über den Fluid aus dem ersten Lagerspalt 20 zum zweiten Lagerspalt 30 fließt. Anders gesagt kann der Lagerzuflusskanal 40 als Kanal verstanden werden, der sich von der Außenumfangsfläche zur Innenumfangsfläche des Zylinders 120 erstreckt.
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Weiterhin weist der Linearkompressor 10 ferner einen Lagerzufuhrkanal 60 auf, über den Fluid zum ersten Lagerspalt 20 fließt. Der Lagerzufuhrkanal 60 durchläuft den Rahmen 110. Hierbei ist der Lagerzufuhrkanal 60 so ausgebildet, dass mindestens ein Teil des zum Abgaberaum D abgegebenen Kältemittels in den ersten Lagerspalt 20 fließt.
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Folglich entspricht das in den ersten Lagerspalt 20 fließende Kältemittel einem Teil des in den Abgaberaum D fließenden Kältemittels. Zusätzlich fließt das in den ersten Lagerspalt 20 fließende Kältemittel über den Lagerzuflusskanal 40 in den zweiten Lagerspalt 30.
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Das heißt, ein Teil des durch den Kolben 200 komprimierten Kältemittels wird der Außenumfangsfläche des Kolbens 200 zugeführt. Derartiges Kältemittel kann die Funktion des Lagers erfüllen, das den Kolben 200 lagert. Das der Außenumfangsfläche des Kolbens 200 zugeführte Kältemittel kann für Fließkraft so sorgen, dass die Außenumfangsfläche des Kolbens 200 nicht direkt in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 gebracht wird.
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Wie zuvor beschrieben, ist ein vorbestimmter Zwischenraum C1 zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 gebildet. Durch einen solchen Zwischenraum C1 kann es ferner zu Austritt des Lagerkältemittels kommen. Das Lagerkältemittel wird durch den Kolben 200 komprimiert und entspricht Kältemittelgas mit hohem Druck.
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Insbesondere fließt in einem Antriebsvorgang des Linearkompressors 10 Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck entlang der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 und tritt über den Zwischenraum C1 in den Kompressionsraum P mit relativ niedriger Temperatur und niedrigem Druck aus. Kommt es zu Kältemittelaustritt, kann die Schwebekraft des Kolbens 200 reduziert sein, was den Kompressorwirkungsgrad verringert.
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Um solche Probleme zu lösen, kann der Zwischenraum C1 zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 sehr klein gestaltet sein. In diesem Fall kann der Reibungsverlust zwischen dem Kolben 200 und dem Zylinder 120 steigen.
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Folglich schlägt die Offenbarung einen Kolbenaufbau vor, der Leckverlust des Lagerkältemittels reduzieren und Reibungsverlust zwischen dem Kolben und dem Zylinder minimieren kann.
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Nachstehend wird der Kolbenaufbau gemäß der Ausführungsform der Offenbarung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
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3 ist eine Ansicht eines ersten Lageraufbaus eines Kolbens gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung; und 4 ist eine Ansicht eines zweiten Lageraufbaus eines Kolbens gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung.
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In 3 ist der zweckmäßigen Beschreibung halber eine Durchmesserdifferenz zwischen den das erste Lager 212 bildenden Abschnitten relativ groß. Allerdings beträgt die Durchmesserdifferenz zwischen den das erste Lager 212 bildenden Teilen im Wesentlichen mehrere Mikrometer.
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Zunächst weist gemäß 3 das erste Lager 212 oder das zweite Teil 210b eine erste Außenumfangsfläche 212a und eine zweite Außenumfangsfläche 212b auf.
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Insbesondere bildet die erste Außenumfangsfläche 212a einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212. Die erste Außenumfangsfläche 212a kann an der Vorderseite des ersten Lagers 212 liegen. Das heißt, die erste Außenumfangsfläche 212a kann so ausgebildet sein, dass sie sich vom Vorderflächenabschnitt 211 des Kolbenkörpers 210 nach hinten erstreckt.
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Hierbei ist die erste Außenumfangsfläche 212a so ausgebildet, dass sie einen ersten Durchmesser D1 und eine erste Länge L1 in Axialrichtung hat. Das heißt, die erste Außenumfangsfläche 212a kann in Zylinderform mit einem ersten Durchmesser D1 ausgebildet sein und kann sich mit einer ersten Länge L1 erstrecken.
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Die erste Außenumfangsfläche 212a kann so angeordnet sein, dass sie zum Abgabeventil 161 weist, und kann benachbart zum Kompressionsraum P angeordnet sein.
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Zudem bildet die zweite Außenumfangsfläche 212b einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212. Die zweite Außenumfangsfläche 212b kann an der Rückseite des ersten Lagers 212 liegen. Dabei kann die zweite Außenumfangsfläche 212b an einem Punkt liegen, der einen vorbestimmten Abstand von der ersten Außenumfangsfläche 212a nach hinten hat.
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Die zweite Außenumfangsfläche 212b ist so ausgebildet, dass sie einen zweiten Durchmesser D2 und eine zweite Länge L2 in Axialrichtung hat. Das heißt, die zweite Außenumfangsfläche 212b kann in Zylinderform mit einem zweiten Durchmesser D2 ausgebildet sein und kann sich mit einer zweiten Länge L2 erstrecken.
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Insbesondere ist in der Offenbarung der Durchmesser der ersten Außenumfangsfläche 212a größer als der der zweiten Außenumfangsfläche 212b. Das heißt, der erste Durchmesser D1 ist mehrere Mikrometer größer als der zweite Durchmesser D2.
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Durch eine solche Konfiguration kann der Zwischenraum zwischen der ersten Außenumfangsfläche 212a und dem Zylinder 120 kleiner als der Zwischenraum zwischen der zweiten Außenumfangsfläche 212b und dem Zylinder 120 sein. Das heißt, der Zwischenraum zwischen der ersten Außenumfangsfläche 212a und dem Zylinder 120 kann relativ klein sein, und der Zwischenraum zwischen der zweiten Außenumfangsfläche 212b und dem Zylinder 120 kann relativ groß sein.
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In diesem Fall kann zum ersten Lager 212 fließendes Lagerkältemittel entlang der ersten Außenumfangsfläche 212a fließen, was Austritt in den Kompressionsraum P minimiert. Zusätzlich kann zum ersten Lager 212 fließendes Lagerkältemittel entlang der zweiten Außenumfangsfläche 212b fließen, was Reibungsverlust zwischen dem Kolben 200 und dem Zylinder 120 reduziert.
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Zusätzlich kann die Axiallänge der ersten Außenumfangsfläche 212a größer als die der zweiten Außenumfangsfläche 212b sein. Das heißt, die erste Länge L1 kann mit einer vorbestimmten Länge größer als die zweite Länge L2 sein.
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Ist die Axiallänge L1 der ersten Außenumfangsfläche 212a größer als die Axiallänge L2 der zweiten Außenumfangsfläche 212b, kann die Länge des Kanals oder die Länge des Zwischenraums zwischen der ersten Außenumfangsfläche 212a und dem Zylinder 120 zunehmen.
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Dann trifft zum ersten Lager 212 fließendes Lagerkältemittel auf Strömungswiderstand beim Durchlaufen der ersten Außenumfangsfläche 212a, was die Kältemittelmenge erheblich reduziert, die zum Kompressionsraum P austritt. Das heißt, Strömungswiderstand kann erzeugt werden, indem die Axiallänge des Kanals erhöht ist, über den das Lagerkältemittel fließt.
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Zudem kann das erste Lager 212 ferner eine dritte Außenumfangsfläche 212c aufweisen.
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Die dritte Außenumfangsfläche 212c bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212. Die dritte Außenumfangsfläche 212c versteht sich als Abschnitt zum Verbinden der ersten Außenumfangsfläche 212a mit der zweiten Außenumfangsfläche 212b. Das heißt, die dritte Außenumfangsfläche 212c liegt zwischen der ersten Außenumfangsfläche 212a und der zweiten Außenumfangsfläche 212b.
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Die dritte Außenumfangsfläche 212c hat einen dritten Durchmesser D3 und ist so ausgebildet, dass sie sich in Axialrichtung erstreckt. Das heißt, die dritte Außenumfangsfläche 212c kann in Zylinderform mit einem dritten Durchmesser D3 ausgebildet sein.
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Dabei ist der Durchmesser der dritten Außenumfangsfläche 212c kleiner als der der zweiten Außenumfangsfläche 212b. Das heißt, der dritte Durchmesser D3 ist kleiner als der zweite Durchmesser D2. Der Durchmesser der dritten Außenumfangsfläche 212c kann den kleinsten Durchmesser unter allen Außenumfangsflächen des ersten Lagers 212 haben.
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Durch eine solche Konfiguration kann der Zwischenraum zwischen der dritten Außenumfangsfläche 212c und dem Zylinder 120 größer als der Zwischenraum zwischen der ersten Außenumfangsfläche 212a oder der zweiten Außenumfangsfläche 212b und dem Zylinder sein. Anders gesagt kann der Abstand zwischen der dritten Außenumfangsfläche 212c des ersten Lagers und dem Zylinder 120 am größten sein.
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Zusätzlich kann die dritte Außenumfangsfläche 212c von der Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212 in Radialrichtung nach innen ausgespart sein. Das heißt, die dritte Außenumfangsfläche 212c kann in der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 210 durch Einstechen gebildet sein. Weiterhin kann zum ersten Lager 212 fließendes Lagerkältemittel entlang der zweiten Außenumfangsfläche 212b fließen, zur dritten Außenumfangsfläche 212c fließen und dann zur ersten Außenumfangsfläche 212a fließen.
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Außerdem weist das erste Lager 212 ferner eine vierte Außenumfangsfläche 212d auf.
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Die vierte Außenumfangsfläche 212d bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212. Die vierte Außenumfangsfläche 212d kann am vorderen Ende des ersten Lagers 212 gebildet sein.
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Das heißt, die vierte Außenumfangsfläche 212d kann einen Abschnitt bezeichnen, der sich vom Vorderflächenabschnitt 211 nach hinten erstreckt. Die vierte Außenumfangsfläche 212d ist so ausgebildet, dass sie sich vom Vorderflächenabschnitt 211 zu einer ersten Ausdehnung 212a erstreckt. Dabei kann die vierte Außenumfangsfläche 212d so geneigt sein, dass ihr Durchmesser vom Vorderflächenabschnitt 211 nach hinten zunimmt.
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Zusätzlich weist das erste Lager 212 ferner eine fünfte Außenumfangsfläche 212e auf.
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Die fünfte Außenumfangsfläche 212e bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212. Die fünfte Außenumfangsfläche 212e kann als Abschnitt zum Verbinden der ersten Außenumfangsfläche 212a mit der dritten Außenumfangsfläche 212c verstanden werden. Das heißt, die fünfte Außenumfangsfläche 212e liegt zwischen der ersten Außenumfangsfläche 212a und der dritten Außenumfangsfläche 212c.
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Die fünfte Außenumfangsfläche 212e ist so ausgebildet, dass sie sich von der ersten Außenumfangsfläche 212a zu einer dritten Ausdehnung 212c erstreckt. Dabei kann die fünfte Außenumfangsfläche 212e so geneigt sein, dass ihr Durchmesser von der Rückseite der ersten Außenumfangsfläche 212a nach hinten abnimmt.
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Weiterhin weist das erste Lager 212 ferner eine sechste Außenumfangsfläche 212f auf.
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Die sechste Außenumfangsfläche 212f bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212. Die sechste Außenumfangsfläche 212f versteht sich als Abschnitt zum Verbinden der dritten Außenumfangsfläche 212c mit der zweiten Außenumfangsfläche 212b. Das heißt, die sechste Außenumfangsfläche 212f liegt zwischen der dritten Außenumfangsfläche 212c und der zweiten Außenumfangsfläche 212b.
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Die sechste Außenumfangsfläche 212f ist so ausgebildet, dass sie sich von der dritten Außenumfangsfläche 212c zur zweiten Ausdehnung 212b erstreckt. Dabei kann die sechste Außenumfangsfläche 212f so geneigt sein, dass ihr Durchmesser vom hinteren Ende der dritten Außenumfangsfläche 212c nach hinten zunimmt.
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Außerdem weist das erste Lager 212 ferner eine siebente Außenumfangsfläche 212g auf.
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Die siebente Außenumfangsfläche 212g bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212. Die siebente Außenumfangsfläche 212g kann am hinteren Ende des ersten Lagers 212 gebildet sein.
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Die siebente Außenumfangsfläche 212g kann als Abschnitt zum Verbinden der zweiten Außenumfangsfläche 212b mit dem ersten Verbindungsstück 214 verstanden werden. Das heißt, die siebente Außenumfangsfläche 212g liegt zwischen der zweiten Außenumfangsfläche 212b und dem ersten Verbindungsstück 214.
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Die siebente Außenumfangsfläche 212g ist so ausgebildet, dass sie sich von der zweiten Außenumfangsfläche 212b zum ersten Verbindungsstück 214 erstreckt. Dabei kann die siebente Außenumfangsfläche 212g so geneigt sein, dass der Durchmesser vom hinteren Ende der zweiten Außenumfangsfläche 212b nach hinten abnimmt.
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Hierbei kann der Durchmesser D4 des vorderen Endes des ersten Lagers 212 größer als der Durchmesser D3 der dritten Außenumfangsfläche 212c sein und kann kleiner als der Durchmesser D1 der ersten Außenumfangsfläche 212a sein. Zusätzlich kann der Durchmesser D5 des ersten Verbindungsstücks 214 kleiner als der Durchmesser D3 der dritten Außenumfangsfläche 212c sein.
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Zusammengefasst können vom Vorderflächenabschnitt 211 des ersten Lagers 212 die vierte Außenumfangsfläche 212d, die erste Außenumfangsfläche 212a, die fünfte Außenumfangsfläche 212e, die dritte Außenumfangsfläche 212c, die sechste Außenumfangsfläche 212f, die zweite Außenumfangsfläche 212b und die siebente Außenumfangsfläche 212g nacheinander verbunden sein, um die Seitenfläche oder die Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212 zu bilden.
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Weiterhin weist gemäß 4 das zweite Lager 213 oder das dritte Teil 210c eine Lageraußenumfangsfläche 213a auf.
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Insbesondere bildet die Lageraußenumfangsfläche 213a mindestens einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des zweiten Lagers 213. Die Lageraußenumfangsfläche 213a ist so ausgebildet, dass sie einen sechsten Durchmesser D6 und eine dritte Länge L3 in Axialrichtung hat. Das heißt, die Lageraußenumfangsfläche 213a kann in Zylinderform mit einem dritten Durchmesser D3 ausgebildet sein und kann sich mit einer dritten Länge L3 erstrecken.
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Hierbei kann der Durchmesser der Lageraußenumfangsfläche 213a des zweiten Lagers 213 größer als der Durchmesser des ersten Verbindungsstücks 214 oder des zweiten Verbindungsstücks 215 sein. Das heißt, der sechste Durchmesser D6 kann größer als der fünfte Durchmesser D5 sein.
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Zusätzlich kann der Durchmesser der Lageraußenumfangsfläche 213a des zweiten Lagers 213 kleiner als der der ersten Außenumfangsfläche 212a des ersten Lagers 212 sein. Das heißt, der sechste Durchmesser D6 kann kleiner als der erste Durchmesser D1 sein.
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Außerdem kann der Durchmesser der Lageraußenumfangsfläche 213a des zweiten Lagers 213 gleich dem der zweiten Außenumfangsfläche des ersten Lagers 212 sein. Das heißt, der sechste Durchmesser D6 kann gleich dem zweiten Durchmesser D2 sein.
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Weiterhin kann die Axiallänge der ersten Außenumfangsfläche 212a des zweiten Lagers 213 größer als die Axiallänge der ersten Außenumfangsfläche 212a oder der zweiten Außenumfangsfläche 212b des ersten Lagers 212 sein. Das heißt, die sechste Länge L6 kann größer als die erste Länge L1 oder die zweite Länge L2 sein.
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Das heißt, die Axiallänge der Lageraußenumfangsfläche 213a des zweiten Lagers 213 kann größer als die der ersten Außenumfangsfläche 212a oder der zweiten Außenumfangsfläche 212b des ersten Lagers 212 sein, was Austritt von Lagerkältemittel aus dem Zylinder 120 über das zweite Lager 213 nach außen minimiert.
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Zusätzlich weist das zweite Lager 213 ferner eine erste Ausdehnungsfläche 213b auf.
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Die erste Ausdehnungsfläche 213b bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des zweiten Lagers 213. Die erste Ausdehnungsfläche 213b kann am vorderen Ende des zweiten Lagers 213 gebildet sein.
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Das heißt, die erste Ausdehnungsfläche 213b kann einen Abschnitt bezeichnen, der sich vom ersten Verbindungsstück 214 nach hinten erstreckt. Die erste Ausdehnungsfläche 213b ist so ausgebildet, dass sie sich vom ersten Verbindungsstück 214 zur Lageraußenumfangsfläche 213a erstreckt. Dabei kann die erste Ausdehnungsfläche 213b so geneigt sein, dass ihr Durchmesser vom ersten Verbindungsstück 214 nach hinten zunimmt.
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Außerdem weist das zweite Lager 213 ferner eine zweite Ausdehnungsfläche 213c auf.
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Die zweite Ausdehnungsfläche 213c bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des zweiten Lagers 213. Die zweite Ausdehnungsfläche 213c kann am hinteren Ende des zweiten Lagers 213 gebildet sein.
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Das heißt, die zweite Ausdehnungsfläche 213c kann einen Abschnitt bezeichnen, der sich von der Lageraußenumfangsfläche 213a nach hinten erstreckt. Die zweite Ausdehnungsfläche 213c ist so ausgebildet, dass sie sich von der Lageraußenumfangsfläche 213a zum zweiten Verbindungsstück 215 erstreckt. Dabei kann die zweite Ausdehnungsfläche 213c so geneigt sein, dass ihr Durchmesser von der Lageraußenumfangsfläche 213a nach hinten abnimmt.
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5 ist eine Ansicht eines Zustands, in dem sich ein Kolben gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung zu einem oberen Totpunkt vorschiebt, und 6 ist eine Ansicht eines Zustands, in dem sich ein Kolben gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung zu einem unteren Totpunkt zurückzieht.
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Gemäß 5 und 6 kann sich der Kolben 200 im Zylinder 120 linear vorwärts und rückwärts hin und her bewegen. In dieser Ausführungsform kann der obere Totpunkt P1 als Punkt verstanden werden, der dem Vorderflächenabschnitt oder dem vorderen Ende des Zylinders in Axialrichtung entspricht, und der untere Totpunkt P2 kann als Punkt verstanden werden, der einen vorbestimmten Abstand vom oberen Totpunkt P1 nach hinten hat. Das heißt, der Kolben 200 kann eine Hubdistanz L vom oberen Totpunkt P1 zum unteren Totpunkt P2 haben.
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Dabei kann der untere Totpunkt P2 an einem Punkt liegen, der einen vorbestimmten Abstand vom Lagerzuflusskanal 40 nach vorn hat. Das heißt, der untere Totpunkt P2 kann zwischen dem Vorderflächenabschnitt des Zylinders 120 und dem Lagerzuflusskanal 40 liegen.
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Gemäß 5 schiebt sich der Kolben 200 zum oberen Totpunkt P1 vor, um Kältemittel zu komprimieren und abzugeben. Liegt zudem der Vorderflächenabschnitt 211 des Kolbens 200 am oberen Totpunkt PI, überlappen sich der Lagerzuflusskanal 40 des Zylinders 120 und das erste Verbindungsstück 214 des Kolbens 200 oder kommunizieren miteinander.
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Zusätzlich kann das Lagerkältemittel zur Außenumfangsfläche des Kolbens 200 über den Lagerzuflusskanal 40 fließen. Ferner fließt das eingeleitete Lagerkältemittel entlang der Außenumfangsfläche des Kolbens 200, wodurch es eine Lagerfunktion erfüllt.
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Außerdem zieht sich gemäß 6 der Kolben 200 zum unteren Totpunkt P2 zurück, um Kältemittel anzusaugen. Insbesondere kann während des Rückzugs des Kolbens 200 das erste Lager 212 des Kolbens 200 zum Lagerzuflusskanal 40 freiliegen oder ihn überlappen.
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Während sich der Kolben 200 zurückzieht, kann insbesondere die zweite Außenumfangsfläche 212b des ersten Lagers 212 zum Lagerzuflusskanal 40 vollständig freiliegen. Anders gesagt kann während des Rückzugs des Kolbens 200 die zweite Außenumfangsfläche 212b des ersten Lagers 212 den Lagerzuflusskanal 40 durchlaufen. Liegt dabei der Vorderflächenabschnitt 211 des Kolbens 200 am unteren Totpunkt P2, kann die zweite Außenumfangsfläche 212b des ersten Lagers 212 an der Rückseite des Lagerzuflusskanals 40 liegen.
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Liegt der Vorderflächenabschnitt des Kolbens 200 am unteren Totpunkt P2, kann zusätzlich ein Abschnitt der ersten Außenumfangsfläche 212a des ersten Lagers 212 den Lagerzuflusskanal 40 überlappen oder dazu freiliegen. Dabei überlappt die erste Außenumfangsfläche 212a nicht vollständig den Lagerzuflusskanal 40 oder kann nicht vollständig dazu freiliegen. Das heißt, der Vorderflächenabschnitt 211 der ersten Außenumfangsfläche 212a liegt an der Vorderseite des vorderen Endes des Lagerzuflusskanals 40 in Axialrichtung.
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Durch eine solche Konfiguration kann der Zwischenraum C1 zwischen der ersten Außenumfangsfläche 212a und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 relativ klein gehalten werden, was Austritt des Kältemittels minimiert, das über den Lagerzuflusskanal 40 zum Kompressionsraum P über den Zwischenraum C1 eingeleitet wird.
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Dagegen ist der Zwischenraum C2 zwischen der zweiten Außenumfangsfläche 212b des ersten Lagers 212 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 relativ größer als der Zwischenraum C1 zwischen der ersten Außenumfangsfläche 212a und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120, was Reibungsverlust zwischen dem Kolben 200 und dem Zylinder 120 minimiert.
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Das heißt, es ist möglich, Austritt des Kältemittels über das erste Lager 212 des Kolbens 200 zu minimieren, während Reibungsverlust zwischen dem Kolben 200 und dem Zylinder 120 minimiert wird. Daher ist es möglich, die Schwebekraft des Kolbens 200 zu verbessern und den Kompressionswirkungsgrad des Linearkompressors 10 zu steigern.
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7 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Kolbens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung.
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Diese Ausführungsform gleicht der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des Aufbaus des Kolbens. Somit werden nachstehend nur die charakteristischen Abschnitte dieser Ausführungsform beschrieben. Für die gleichen Abschnitte wie in der ersten Ausführungsform sei auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen.
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In 7 ist der zweckmäßigen Beschreibung halber eine Durchmesserdifferenz zwischen den den Kolben bildenden Abschnitten relativ groß. Allerdings beträgt die Durchmesserdifferenz zwischen den den Kolben bildenden Teilen im Wesentlichen nur einige Mikrometer.
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Mit Bezug auf 7 weist der Linearkompressor 10 gemäß dieser Ausführungsform einen Kolben 300, einen Zylinder 120 und einen Rahmen 110 auf.
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Da der Zylinder 120 und der Rahmen 110 die gleichen wie in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform sind, wird auf die nähere Beschreibung des Zylinders 120 und des Rahmens 110 verzichtet.
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Der Kolben 300 versteht sich als Komponente, die sich im Zylinder 120 hin und her bewegt. Der Kolben 300 entspricht einer Komponente, die sich in Axialrichtung linear hin und her bewegt und Kältemittel komprimiert.
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Der Kolben 300 weist einen Kolbenkörper 310 und einen Kolbenflansch 320 auf, der sich vom hinteren Ende des Kolbenkörpers 310 in Radialrichtung erstreckt.
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Der Kolbenkörper 310 kann sich innerhalb des Zylinders 120 linear hin und her bewegen, und der Kolbenflansch 320 kann sich außerhalb des Zylinders 120 hin und her bewegen.
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Insbesondere hat der Kolbenkörper 310 im Wesentlichen eine Zylinderform und ist in einer Form ausgebildet, die sich in Axialrichtung erstreckt. Der Kolbenkörper 310 kann einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Zylinders 120 haben. Daher kann bei Einführung des Kolbenkörpers 310 in den Zylinder 120 ein Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 gebildet sein.
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Insbesondere hat der Kolbenkörper 310 einen Außendurchmesser, der sich von der Vorderfläche nach hinten verkleinert. Das heißt, der Kolbenkörper 310 kann so zulaufen, dass seine Querschnittfläche von der Vorderfläche nach hinten abnimmt. Folglich ist der Durchmesser des vorderen Endes des Kolbenkörpers 310 größer als der seines hinteren Endes.
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Insbesondere weist der Kolbenkörper 310 ein erstes Lager 311, ein zweites Lager 312 und ein erstes Verbindungsstück 323 auf. Zudem kann der Kolbenkörper 310 ferner ein zweites Verbindungsstück 314 aufweisen.
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Das erste Lager 311 bildet einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310. Das erste Lager 311 kann an der Vorderseite des Kolbenkörpers 310 liegen. Das heißt, das erste Lager 311 bezeichnet einen Abschnitt, der sich vom vorderen Ende des Kolbenkörpers 310 nach hinten erstreckt.
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Das erste Lager 311 ist im Zylinder 120 zum Abgabeventil 161 weisend angeordnet. Zudem kann das erste Lager 311 am nächsten zum Kompressionsraum P des Zylinders 120 angeordnet sein.
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Das erste Lager 311 kann einen kreisförmigen Querschnitt haben. Außerdem ist das erste Lager 311 so ausgebildet, dass seine Querschnittfläche vom Vorderflächenabschnitt 311 a nach hinten abnimmt. Das heißt, das erste Lager 311 kann so zulaufen, dass der Außendurchmesser vom Vorderflächenabschnitt 311a zum Rückflächenabschnitt 311b abnimmt. Daher ist der Durchmesser D7 des Vorderflächenabschnitts 311a des ersten Lagers 311 größer als der Durchmesser D8 des Rückflächenabschnitts 311b.
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Zusätzlich bildet das zweite Lager 312 einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310. Das zweite Lager 312 kann an einem Punkt liegen, der vom ersten Lager 311 nach hinten beabstandet ist.
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Das zweite Lager 312 kann einen kreisförmigen Querschnitt haben. Außerdem ist das zweite Lager 312 so ausgebildet, dass seine Querschnittfläche vom Vorderflächenabschnitt 312a nach hinten abnimmt. Das heißt, das zweite Lager 312 kann so zulaufen, dass sein Außendurchmesser vom Vorderflächenabschnitt 312a zum Rückflächenabschnitt 312b abnimmt. Daher ist der Durchmesser D9 des Vorderflächenabschnitts 312a des zweiten Lagers 312 größer als der Durchmesser D10 des Rückflächenabschnitts 312a.
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Weiterhin bildet das erste Verbindungsstück 313 einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310 und kann als Abschnitt zum Verbinden des ersten Lagers 311 mit dem zweiten Lager 312 verstanden werden. Das heißt, das erste Verbindungsstück 313 liegt zwischen dem ersten Lager 311 und dem zweiten Lager 312.
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Das erste Verbindungsstück 313 kann einen kreisförmigen Querschnitt haben. Außerdem läuft das erste Verbindungsstück 313 so zu, dass seine Querschnittfläche von seiner Vorderfläche nach hinten abnimmt.
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Das erste Verbindungsstück 313 ist so ausgebildet, dass es von der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 300 in Radialrichtung nach innen zurückgesetzt ist. Das heißt, das erste Verbindungsstück 313 kann in der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310 durch Einstechen gebildet sein.
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Zusätzlich bildet das zweite Verbindungsstück 314 einen Abschnitt der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310 und kann als Abschnitt zum Verbinden des zweiten Lagers 312 mit dem Kolbenflansch 320 verstanden werden. Das heißt, das zweite Verbindungsstück 314 liegt zwischen dem zweiten Lager 312 und dem Kolbenflansch 320.
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Das zweite Verbindungsstück 314 kann einen kreisförmigen Querschnitt haben. Das zweite Verbindungsstück 314 läuft so zu, dass seine Querschnittfläche von seiner Vorderfläche nach hinten abnimmt.
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Das zweite Verbindungsstück 314 ist so ausgebildet, dass es von der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 300 in Radialrichtung nach innen zurückgesetzt ist. Das heißt, das zweite Verbindungsstück 314 kann in der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310 durch Einstechen gebildet sein.
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Zusammengefasst können von der Vorderfläche des Kolbenkörpers 310 das erste Lager 311, das erste Verbindungsstück 313, das zweite Lager 312 und das zweite Verbindungsstück 314 nacheinander verbunden sein, um den Kolbenkörper 310 oder die Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310 zu bilden.
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Gemäß der Konfiguration dieser Ausführungsform steigt der Spalt zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 310 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 allmählich von der Vorderfläche des Kolbenkörpers 310 nach hinten. Das heißt, der Zwischenraum zwischen dem Vorderflächenabschnitt 311a des ersten Lagers 311 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 kann am größten sein, und der Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Verbindungsstücks 314 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 kann am kleinsten sein.
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Daher kann der Zwischenraum zwischen dem ersten Lager 311 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 relativ klein gehalten werden, was Austritt des Lagerkältemittels, das über den Lagerzuflusskanal 40 eingeleitet wird, zum Kompressionsraum P über das erste Lager 311 minimiert.
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Da im Gegensatz dazu der Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Lagers 312 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 größer als der Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Lagers 312 und der Innenumfangsfläche des Zylinders 120 ist, wird Reibungsverlust zwischen dem Kolben 300 und dem Zylinder 120 dadurch minimiert.
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8 ist eine Perspektivansicht eines Linearkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung.
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Mit Bezug auf 8 weist der Linearkompressor 10 gemäß der ersten Ausführungsform der Offenbarung einen Mantel 101 und Mantelabdeckungen 102 und 103 auf, die mit dem Mantel 101 gekoppelt sind. Im weiten Sinn können die Mantelabdeckungen 102 und 103 als eine Komponente des Mantels 101 verstanden werden.
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Füße 50 sind mit der Unterseite des Mantels 101 gekoppelt. Die Füße 50 können mit einem Sockel eines Erzeugnisses gekoppelt sein, in dem der Linearkompressor 10 eingebaut ist. Beispielsweise umfasst das Erzeugnis einen Kühlschrank, und der Sockel kann einen Maschinenraumsockel des Kühlschranks aufweisen. In einem weiteren Beispiel kann das Erzeugnis eine Außenlufteinheit einer Klimaanlage aufweisen, und der Sockel kann den Sockel der Außenlufteinheit aufweisen.
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Der Mantel 101 kann im Wesentlichen zylinderförmig sein und kann in Horizontalrichtung oder Axialrichtung liegen. In 8 kann sich der Mantel 101 in Horizontalrichtung erstrecken und eine etwas geringere Höhe in Radialrichtung haben. Das heißt, da der Linearkompressor 10 eine etwas kleinere Höhe haben kann, ist es beispielsweise bei Einbau des Linearkompressors 10 im Maschinenraumsockel des Kühlschranks möglich, die Höhe des Maschinenraums zu verringern.
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Ein Anschluss 108 kann auf der Außenfläche des Mantels 101 eingebaut sein. Der Anschluss 108 versteht sich als Komponente zur Übertragung von elektrischem Strom von außen zu einer Motoranordnung 140 (siehe 10) des Linearkompressors. Insbesondere kann der Anschluss 108 mit einer Zuleitung einer Spule 141c (siehe 10) verbunden sein.
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Eine Halterung 109 ist außerhalb des Anschlusses 108 angebaut. Die Halterung 109 kann mehrere Halterungen aufweisen, die den Anschluss 108 umgeben. Die Halterung 109 kann eine Schutzfunktion für den Anschluss 108 vor Stoß von außen erfüllen.
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Der Mantel 101 ist so konfiguriert, dass beide Seiten davon offen sind. Die offenen Seiten des Mantels 101 können mit den Mantelabdeckungen 102 und 103 gekoppelt sein. Insbesondere umfassen die Mantelabdeckungen 102 und 103 eine erste Mantelabdeckung 102, die mit einer offenen Seite des Mantels 101 gekoppelt ist, und eine zweite Mantelabdeckung 103, die mit der anderen offenen Seite des Mantels 101 gekoppelt ist. Durch die Mantelabdeckungen 102 und 103 kann der Innenraum des Mantels 101 abgedichtet sein.
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In 8 kann die erste Mantelabdeckung 102 an der rechten Seite des Linearkompressors 10 liegen, und die zweite Mantelabdeckung 103 kann an der linken Seite des Linearkompressors 10 liegen. Anders gesagt können die erste und zweite Mantelabdeckung 102 und 103 so angeordnet sein, dass sie zueinander weisen.
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Ferner weist der Linearkompressor 10 mehrere Rohre 104, 105 und 106 auf, die im Mantel 101 oder in den Mantelabdeckungen 102 und 103 vorgesehen sind, um Kältemittel anzusaugen, abzugeben oder einzuspritzen.
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Zu den mehreren Rohren 104, 105 und 106 gehören ein Ansaugrohr 104, damit Kältemittel in den Linearkompressor 10 angesaugt werden kann, ein Abgaberohr 105, damit komprimiertes Kältemittel aus dem Linearkompressor 10 abgegeben werden kann, und ein Prozessrohr 106 zum Einspritzen von Kältemittel in den Linearkompressor 10.
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Beispielsweise kann das Ansaugrohr 104 mit der ersten Mantelabdeckung 102 gekoppelt sein. Das Kältemittel kann in den Linearkompressor 10 über das Ansaugrohr 104 in Axialrichtung angesaugt werden.
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Das Abgaberohr 105 kann mit der Außenumfangsfläche des Mantels 101 gekoppelt sein. Das über das Ansaugrohr 104 angesaugte Kältemittel kann komprimiert werden, während es in Axialrichtung fließt. Zusätzlich kann das komprimierte Kältemittel über das Abgaberohr 105 abgegeben werden. Das Abgaberohr 105 kann näher an der zweiten Mantelabdeckung 103 als an der ersten Mantelabdeckung 102 angeordnet sein.
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Das Prozessrohr 106 kann mit der Außenumfangsfläche des Mantels 101 gekoppelt sein. Ein Bediener kann das Kältemittel in den Linearkompressor 10 über das Prozessrohr 106 einspritzen.
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Das Prozessrohr 106 kann mit dem Mantel 101 in einer Höhe gekoppelt sein, die sich von der des Abgaberohrs 105 unterscheidet, um störende gegenseitige Beeinflussung mit dem Abgaberohr 105 zu vermeiden. Als Höhe versteht man einen Abstand vom Fuß 50 in Vertikalrichtung (oder Radialrichtung). Das Abgaberohr 105 und das Prozessrohr 106 sind mit der Außenumfangsfläche des Mantels 101 in unterschiedlichen Höhen gekoppelt, was das Arbeiten zweckmäßig macht.
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Mindestens ein Abschnitt der zweiten Mantelabdeckung 103 kann benachbart zur Innenumfangsfläche des Mantels 101 in Entsprechung zu einem Punkt liegen, an dem das Prozessrohr 106 gekoppelt ist. Anders gesagt kann mindestens ein Abschnitt der zweiten Mantelabdeckung 103 als Widerstand des Kältemittels dienen, das über das Prozessrohr 106 eingespritzt wird.
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Folglich ist angesichts des Durchlaufs des Kältemittels die Größe des Kanals des über das Prozessrohr 106 eingeleiteten Kältemittels so ausgebildet, dass sie durch die zweite Mantelabdeckung 103 abnimmt, während das Kältemittel in den Innenraum des Mantels 101 eingeleitet wird, und wieder zunimmt, während das Kältemittel durchläuft. In diesem Vorgang kann der Druck des Kältemittels reduziert werden, um das Kältemittel zu verdampfen, und in diesem Vorgang kann zum Kältemittel gehörendes Öl getrennt werden. Während das Kältemittel, von dem das Öl getrennt ist, in den Kolben 130 eingeleitet wird (siehe 3), kann folglich die Kompressionsleistung des Kältemittels verbessert werden. Das Öl kann als Arbeitsöl verstanden werden, das in einem Kühlsystem vorhanden ist.
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Ein Abdeckungsstützabschnitt 102a (siehe 10) ist auf der Innenseitenfläche der ersten Mantelabdeckung 102 vorgesehen. Der Abdeckungsstützabschnitt 102a kann mit einer zweiten Stützvorrichtung 185 gekoppelt sein, die später beschrieben wird. Der Abdeckungsstützabschnitt 102a und die zweite Stützvorrichtung 185 können als Vorrichtung verstanden werden, die den Körper des Linearkompressors 10 stützt.
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Hierbei bezeichnet der Körper des Linearkompressors 10 eine innerhalb des Mantels 101 vorgesehene Komponente und kann eine sich hin und her bewegende Antriebseinheit sowie eine die Antriebseinheit stützende Stützeinheit aufweisen.
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Die Antriebseinheit kann solche Komponenten aufweisen wie den Kolben 200, einen Magnet 146, eine Stütze 137 und einen Schalldämpfer 150. Die Stützeinheit kann solche Komponenten aufweisen wie Resonanzfedern 176a und 176b, eine hintere Abdeckung 170, eine Statorabdeckung 149, eine erste Stützvorrichtung 165 und eine zweite Stützvorrichtung 185.
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Ein Anschlag 102b (siehe 10) kann auf einer Innenfläche der ersten Mantelabdeckung 102 vorgesehen sein. Der Anschlag 102b versteht sich als Komponente, die verhindert, dass der Körper des Linearkompressors 10 und insbesondere eine Motoranordnung 140 infolge von Kollision mit dem Mantel 101 durch Schwingungen oder Stöße beschädigt wird, die während des Transports des Linearkompressors 10 erzeugt werden.
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Der Anschlag 102b liegt benachbart zu einer hinteren Abdeckung 170, und bei Rütteln des Linearkompressors 10 kommt die hintere Abdeckung 170 mit dem Anschlag 102b in Eingriff, was verhindert, dass Stöße zur Motoranordnung 140 übertragen werden.
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Eine Federbefestigung 101a (siehe 10) kann auf der Innenumfangsfläche des Mantels 101 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Federbefestigung 101a an einer Position angeordnet sein, die benachbart zur zweiten Mantelabdeckung 103 ist. Die Federbefestigung 101a kann mit der ersten Stützfeder 166 der ersten Stützvorrichtung 165 gekoppelt sein. Die Federbefestigung 101a und die erste Stützvorrichtung 165 sind so gekoppelt, dass der Körper des Kompressors innerhalb des Mantels 101 stabil gestützt werden kann.
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9 ist eine explodierte Perspektivansicht eines Kompressorkörpers, der in einem Mantel eines Linearkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung untergebracht ist, und 10 ist eine Querschnittansicht an der Linie IV-IV' von 1.
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Gemäß 9 und 10 verfügt der Linearkompressor 10 über einen Zylinder 120, der innerhalb des Mantels 101 vorgesehen ist, einen Kolben 200, der sich innerhalb des Zylinders 120 linear hin und her bewegt, und eine Motoranordnung 140 als Linearmotor zum Anlegen von Antriebskraft am Kolben 200. Wird die Motoranordnung 140 angetrieben, kann sich der Kolben 200 in Axialrichtung hin und her bewegen.
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Zudem weist der Linearkompressor 10 ferner einen Ansaugschalldämpfer 150 auf, der mit dem Kolben 200 gekoppelt ist, um Geräusche zu reduzieren, die vom Kältemittel erzeugt werden, das über das Ansaugrohr 104 angesaugt wird. Das über das Ansaugrohr 104 angesaugte Kältemittel fließt in den Kolben 200 über den Ansaugschalldämpfer 150. Beispielsweise können bei Durchfluss des Kältemittels durch den Ansaugschalldämpfer 150 die Strömungsgeräusche des Kältemittels reduziert werden.
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Der Ansaugschalldämpfer 150 weist mehrere Schalldämpfer 151, 152 und 153 auf. Zu den mehreren Schalldämpfern gehören ein erster Schalldämpfer, ein zweiter Schalldämpfer 152 und ein dritter Schalldämpfer 153, die miteinander gekoppelt sind.
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Der erste Schalldämpfer 151 liegt innerhalb des Kolbens 200, und der zweite Schalldämpfer 152 ist mit der Rückseite des ersten Schalldämpfers 151 gekoppelt. Zudem hat der dritte Schalldämpfer 153 den darin untergebrachten zweiten Schalldämpfer 152 und erstreckt sich zur Rückseite des ersten Schalldämpfers 151. Angesichts der Strömungsrichtung des Kältemittels kann das über das Ansaugrohr 104 angesaugte Kältemittel nacheinander den dritten Schalldämpfer 153, den zweiten Schalldämpfer 152 und den ersten Schalldämpfer 151 durchlaufen. In diesem Vorgang können die Strömungsgeräusche des Kältemittels reduziert werden.
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Ferner weist der Ansaugschalldämpfer 150 ein Schalldämpferfilter 155 auf. Das Schalldämpferfilter 155 kann an einer Grenze zwischen dem ersten Schalldämpfer 151 und dem zweiten Schalldämpfer 152 liegen. Beispielsweise kann das Schalldämpferfilter 155 eine Kreisform haben, und der Außenumfangsabschnitt des Schalldämpferfilters 155 kann zwischen dem ersten und zweiten Schalldämpfer 151 und 152 gestützt werden.
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Der Kolben 200 weist einen Kolbenkörper 210 mit im Wesentlichen einer Zylinderform und einen Kolbenflansch 220 auf, der sich vom Kolbenkörper 210 in Radialrichtung erstreckt. Der Kolbenkörper 210 kann sich innerhalb des Zylinders 120 hin und her bewegen, und der Kolbenflansch 220 kann sich außerhalb des Zylinders 120 hin und her bewegen.
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Da der Kolben 200 anhand von 1 bis 3 beschrieben wurde, entfällt der Aufbau des Kolbens 200.
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Der Zylinder 120 weist einen Zylinderkörper 121, der sich in Axialrichtung erstreckt, und einen Zylinderflansch 122 auf, der außerhalb des vorderen Abschnitts des Zylinderkörpers 121 vorgesehen ist. Zusätzlich sind mindestens ein Abschnitt des ersten Schalldämpfers 151 und mindestens ein Abschnitt des Kolbenkörpers 210 so konfiguriert, dass sie im Zylinder 120 untergebracht sind.
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Der Lagerzuflusskanal 40, über den ein Teil des über das Abgabeventil 161 abgegebenen Kältemittels eingeleitet wird, ist im Zylinderkörper 121 gebildet. Der Lagerzuflusskanal 40 ist in der Außenumfangsfläche des Zylinderkörpers 121 gebildet.
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Der Lagerzuflusskanal 40 ist so ausgebildet, dass er von der Außenumfangsfläche des Zylinderkörpers 121 in Radialrichtung nach innen ausgespart ist. Mehrere Lagerzuflusskanäle 40 können vorgesehen sein. Mehrere Lagerzuflusskanäle 40 können so angeordnet sein, dass sie entlang der Außenumfangsfläche des Zylinderkörpers 121 voneinander beabstandet sind.
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Zusätzlich ist ein Kompressionsraum P, in dem Kältemittel durch den Kolben 200 komprimiert wird, im Zylinder 120 gebildet. Außerdem ist ein Ansaugloch 230, über das Kältemittel in den Kompressionsraum P eingeleitet wird, im Vorderflächenabschnitt des Kolbenkörpers 210 gebildet, und ein Ansaugventil 250 zum selektiven Öffnen des Ansauglochs 230 ist an der Vorderseite des Ansauglochs 230 vorgesehen.
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Weiterhin ist ein Befestigungsloch, das mit einem vorbestimmten Befestigungsbauteil gekoppelt ist, im Vorderflächenabschnitt des Kolbenkörpers 210 gebildet. Insbesondere liegt das Befestigungsloch in der Mitte des Vorderflächenabschnitts des Kolbenkörpers 210, und mehrere Ansauglöcher 230 sind so gebildet, dass sie das Befestigungsloch umgeben. Außerdem ist das Befestigungsbauteil mit dem Befestigungsloch über das Ansaugventil 250 gekoppelt, um das Ansaugventil 250 am Vorderflächenabschnitt des Kolbenkörpers 210 zu befestigen.
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Eine Abgabeabdeckung 160, die einen Abgaberaum D des aus dem Kompressionsraum P abgegebenen Kältemittels bildet, und Abgabeventilanordnungen 161 und 163, die mit der Abgabeabdeckung 160 gekoppelt sind, um das im Kompressionsraum P komprimierte Kältemittel selektiv abzugeben, sind an der Vorderseite des Kompressionsraums P vorgesehen. Der Abgaberaum D weist mehrere Raumabschnitte auf, die durch die Innenwand der Abgabeabdeckung 160 abgeteilt sind. Die mehreren Raumabschnitte können in Vorwärts-Rückwärts-Richtung angeordnet sein und miteinander kommunizieren.
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Die Abgabeventilanordnungen 161 und 163 verfügen über ein Abgabeventil 161, das so konfiguriert ist, dass es sich öffnet, wenn der Druck des Kompressionsraums P gleich oder größer als der Abgabedruck ist, um das Kältemittel in den Abgaberaum D der Abgabeabdeckung 160 einzuleiten, und eine Federanordnung 163, die zwischen dem Abgabeventil 161 und der Abgabeabdeckung 160 vorgesehen ist, um elastische Kraft in Axialrichtung auszuüben.
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Die Federanordnung 162 weist eine Ventilfeder 163a und einen Federstützabschnitt 163b auf, der die Ventilfeder 163a auf der Abgabeabdeckung 160 stützt. Beispielsweise kann die Ventilfeder 163a eine Blattfeder aufweisen. Zusätzlich kann der Federstützabschnitt 163b in der Ventilfeder 163a durch einen Spritzgießvorgang in einem Stück spritzgegossen sein.
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Das Abgabeventil 161 ist mit der Ventilfeder 163a gekoppelt, und der hintere Abschnitt oder die Rückfläche des Abgabeventils 161 ist stützbar auf der Vorderfläche des Zylinders 120 angeordnet. Ist das Abgabeventil 161 auf der Vorderfläche des Zylinders 120 gestützt, bleibt der Kompressionsraum P im abgedichteten Zustand, und ist das Abgabeventil 161 von der Vorderfläche des Zylinders 120 beabstandet, ist der Kompressionsraum P geöffnet, wodurch das komprimierte Kältemittel im Kompressionsraum P abgegeben wird.
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Folglich versteht sich der Kompressionsraum P als Raum, der zwischen dem Ansaugventil 250 und dem Abgabeventil 161 gebildet ist. Ferner kann das Ansaugventil 250 an einer Seite des Kompressionsraums P gebildet sein, und das Abgabeventil 161 kann an der anderen Seite des Kompressionsraums P vorgesehen sein, das heißt der Gegenseite zum Ansaugventil 250.
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Ist bei linearer Hin- und Herbewegung des Kolbens 200 innerhalb des Zylinders 120 der Druck des Kompressionsraums P kleiner als der Abgabedruck und gleich oder kleiner als der Ansaugdruck, wird das Ansaugventil 250 geöffnet, und das Kältemittel wird in den Kompressionsraum P angesaugt. Ist dagegen der Druck des Kompressionsraums P gleich oder größer als der Ansaugdruck, wird das Kältemittel des Kompressionsraums P in einem Zustand komprimiert, in dem das Ansaugventil 250 geschlossen ist.
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Ist zudem der Druck des Kompressionsraums P gleich oder größer als der Abgabedruck, wird die Ventilfeder 163a nach vorn verformt, um das Abgabeventil 161 zu öffnen, und das Kältemittel wird aus dem Kompressionsraum P zum Abgaberaum D abgegeben. Ist die Abgabe des Kältemittels abgeschlossen, übt die Ventilfeder 163a eine Rückstellkraft auf das Abgabeventil 161 aus, wodurch das Abgabeventil 161 geschlossen wird.
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Weiterhin weist der Linearkompressor 10 ferner ein Abdeckungsrohr 162a auf, das mit der Abgabeabdeckung 160 gekoppelt ist, um das im Abgaberaum D der Abgabeabdeckung 160 fließende Kältemittel abzugeben. Zum Beispiel kann das Abdeckungsrohr 162a aus einem Metallmaterial hergestellt sein.
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Zusätzlich weist der Linearkompressor 10 ferner ein Schleifenrohr 162b auf, das mit dem Abdeckungsrohr 162a gekoppelt ist, um das über das Abdeckungsrohr 162a fließende Kältemittel zum Abgaberohr 105 zu überführen. Eine Seite der Schleife 162b kann mit dem Abdeckungsrohr 162a gekoppelt sein, und ihre andere Seite kann mit dem Abgaberohr 105 gekoppelt sein.
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Das Schleifenrohr 162b ist aus einem flexiblen Material hergestellt und kann relativ lang sein. Zudem kann sich das Schleifenrohr 162b so erstrecken, dass es vom Abdeckungsrohr 162a entlang der Innenumfangsfläche des Mantels 101 abgerundet ist, wodurch es mit dem Abgaberohr 105 gekoppelt ist. Beispielsweise kann das Schleifenrohr 162b eine gewundene Form haben.
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Ferner weist der Linearkompressor 10 einen Rahmen 110 auf. Der Rahmen 110 wird als Komponente zum Befestigen des Zylinders 120 verstanden. Zum Beispiel kann der Zylinder 120 in den Rahmen 110 eingepresst sein. Weiterhin können der Zylinder 120 und der Rahmen 110 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
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Der Rahmen 110 weist einen Rahmenkörper 111 mit im Wesentlichen einer Zylinderform und einen Rahmenflansch 112 auf, der sich vom Rahmenkörper 111 in Radialrichtung erstreckt. Der Rahmenkörper 111 ist so angeordnet, dass er den Zylinder 120 umgibt. Das heißt, der Zylinder 120 kann so liegen, dass er im Rahmenkörper 111 untergebracht ist. Zusätzlich kann der Rahmenflansch 112 mit der Abgabeabdeckung 160 gekoppelt sein.
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Weiterhin ist ein Lagerzufuhrkanal 60, über den mindestens ein Teil des über das Abgabeventil 161 abgegebenen Kältemittels zum Gaszuflusskanal 40 fließt, im Rahmen 110 gebildet. Der Lagerzufuhrkanal 60 ist so ausgebildet, dass der Rahmenflansch 112 und der Rahmenkörper 111 miteinander kommunizieren.
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Zudem ist ein Filter zum Ausfiltern von Fremdmaterial aus dem in den Lagerzufuhrkanal 60 einzuleitenden Kältemittel im Rahmenflansch 112 vorgesehen. Das Filter kann in den Innenraum eingepresst sein, der im Rahmenflansch 112 gebildet ist.
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Die Motoranordnung 140 verfügt über einen Außenstator 141, einen Innenstator 148, der vom Außenstator 141 nach innen beabstandet ist, und einen Magnet 146, der in einem Raum zwischen dem Außenstator 141 und dem Innenstator 148 liegt.
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Der Magnet 146 kann sich durch gegenseitige elektromagnetische Kraft mit dem Außenstator 141 und dem Innenstator 148 linear hin und her bewegen. Außerdem kann sich der Magnet 146 aus einem einzelnen Magnet mit einem Pol oder einer Kombination aus mehreren Magneten mit drei Polen zusammensetzen.
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Der Innenstator 148 ist am Außenumfang des Rahmenkörpers 111 befestigt. Zudem ist der Innenstator 148 durch Laminieren mehrerer Schichtungen außerhalb des Rahmenkörpers 111 in Radialrichtung konfiguriert.
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Der Außenstator 141 weist Spulenwicklungen 141b, 141c und 141d sowie einen Statorkern 141a auf. Die Spulenwicklungen weisen einen Spulenkern 141b und eine Spule 141c auf, die in Umfangsrichtung des Spulenkerns gewickelt ist.
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Zudem weisen die Spulenwicklungen ferner einen Anschlussabschnitt 141d zum Führen einer mit der Spule 141c verbundenen Stromleitung so auf, dass sie herausgezogen ist oder aus dem Außenstator 141 nach außen freiliegt. Der Anschlussabschnitt 141d kann sich so erstrecken, dass er den Rahmenflansch 112 durchläuft.
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Der Statorkern 141a weist mehrere Kernblöcke auf, die durch Laminieren der mehreren Schichtungen in Umfangsrichtung konfiguriert sind. Die mehreren Kernblöcke können so angeordnet sein, dass sie mindestens einige der Spulenwicklungen 141b und 141c umgeben.
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Eine Statorabdeckung 149 ist an einer Seite des Außenstators 141 vorgesehen. Dabei kann eine Seite des Außenstators 141 durch den Rahmenflansch 12 gestützt werden, und seine andere Seite kann durch die Statorabdeckung 149 gestützt werden. Zusammengefasst liegen der Rahmenflansch 112, der Außenstator 141 und die Statorabdeckung 149 nacheinander in Axialrichtung.
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Weiterhin weist der Linearkompressor 10 ferner ein Abdeckungsbefestigungsbauteil 149a zum Befestigen der Statorabdeckung 149 am Rahmenflansch 112 auf. Das Abdeckungsbefestigungsbauteil 149a kann die Statorabdeckung 149 durchlaufen und sich nach vorn zum Rahmenflansch 112 erstrecken, um mit dem Rahmenflansch 112 gekoppelt zu sein.
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Zusätzlich weist der Linearkompressor 10 ferner eine hintere Abdeckung 170 auf, die mit der Statorabdeckung 149 so gekoppelt ist, dass sie sich nach hinten erstreckt und durch die zweite Stützvorrichtung 185 gestützt wird.
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Insbesondere weist die hintere Abdeckung 170 drei Stützfüße auf, und die drei Stützfüße können mit der Rückfläche der Statorabdeckung 149 gekoppelt sein. Ein Abstandshalter 181 kann zwischen den drei Stützfüßen und der Rückfläche der Statorabdeckung 149 eingefügt sein. Durch Einstellen der Dicke des Abstandshalters 181 kann der Abstand von der Statorabdeckung 149 zum hinteren Ende der hinteren Abdeckung 170 bestimmt werden.
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Außerdem weist der Linearkompressor 10 ferner eine Zuflussführung 156 auf, die mit der hinteren Abdeckung 170 gekoppelt ist, um das Kältemittel zu führen, damit es in den Ansaugschalldämpfer 150 fließt. Mindestens ein Abschnitt der Zuflussführung 156 kann in den Ansaugschalldämpfer 150 eingeführt sein.
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Weiterhin weist der Linearkompressor 10 ferner mehrere Resonanzfedern 176a, 176b mit jeweils einer eingestellten Eigenfrequenz auf, so dass der Kolben 200 mitschwingt. Durch die Wirkung der mehreren Resonanzfedern 176a und 176b kann sich die innerhalb des Linearkompressors 10 hin und her bewegende Antriebseinheit stabil bewegen, was Schwingungen oder Geräusche reduziert, die gemäß der Bewegung der Antriebseinheit erzeugt werden.
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Zusätzlich weist der Linearkompressor 10 ferner eine erste Stützvorrichtung 165 auf, die mit der Abgabeabdeckung 160 gekoppelt ist, um eine Seite des Körpers des Kompressors 10 zu stützen. Die erste Stützvorrichtung 165 kann benachbart zur zweiten Mantelabdeckung 103 angeordnet sein, um den Körper des Kompressors 10 elastisch zu stützen. Insbesondere weist die erste Stützvorrichtung 165 eine erste Stützfeder 166 auf. Die erste Stützfeder kann mit der Federbefestigung 101a gekoppelt sein.
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Zudem weist der Linearkompressor 10 ferner eine zweite Stützvorrichtung 185 auf, die mit der hinteren Abdeckung 170 gekoppelt ist, um die andere Seite des Körpers des Kompressors 10 zu stützen. Die zweite Stützvorrichtung 185 kann mit der ersten Mantelabdeckung 102 gekoppelt sein, um den Körper des Kompressors 10 elastisch zu stützen. Insbesondere weist die zweite Stützvorrichtung 185 eine zweite Stützfeder 186 auf. Die zweite Stützfeder 186 kann mit dem Abdeckungsstützabschnitt 102a gekoppelt sein.
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Außerdem weist der Linearkompressor 10 mehrere Dichtungsbauteile zum Verstärken der Haftung zwischen dem Rahmen 110 und den nahe am Rahmen 110 liegenden Komponenten auf. Die mehreren Dichtungsbauteile können eine Ringform haben.
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Insbesondere weisen die mehreren Dichtungsbauteile ein erstes Dichtungsbauteil 127 auf, das in einem Abschnitt vorgesehen ist, in dem der Rahmen 110 und die Abgabeabdeckung 160 gekoppelt sind. Zudem verfügen die mehreren Dichtungsbauteile ferner über ein zweites und ein drittes Dichtungsbauteil 128 und 129a, die in einem Abschnitt vorgesehen sind, in dem der Rahmen 110 und der Zylinder 120 gekoppelt sind, und ein viertes Dichtungsbauteil 129b, das in einem Abschnitt vorgesehen ist, in dem der Rahmen 110 und der Innenstator 148 gekoppelt sind.
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Der offenbarungsgemäße Linearkompressor mit der vorstehenden Konfiguration kann die im Folgenden aufgeführten Wirkungen haben.
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Da erstens ein Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbens benachbart zum Kompressionsraum des Zylinders und der Innenumfangsfläche des Zylinders klein gehalten werden kann, lässt sich Austritt des Kältemittels, das entlang der Außenumfangsfläche des Kolbens fließt, zum Kompressionsraum minimieren.
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Insbesondere ist der Kompressionsraum des Kältemittels innerhalb des Zylinders gebildet, und der Kolben bewegt sich innerhalb des Zylinders in Axialrichtung hin und her. Der Kolben verfügt über ein erstes Teil, ein zweites Teil mit einem größeren Durchmesser als das erste Teil und ein drittes Teil mit einem größeren Durchmesser als das erste Teil.
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Dabei ist der Abstand zwischen der ersten Außenumfangsfläche des zweiten Teils und der Innenumfangsfläche des Zylinders kleiner als der Abstand zwischen der zweiten Außenumfangsfläche des zweiten Teils und der Innenumfangsfläche des Zylinders, was Austritt des Lagerkältemittels minimiert, das zur Außenumfangsfläche des Kolbens, zum Kompressionsraum über die Außenumfangsfläche des vorderen Endes des Kolbens fließt. Daher ist es möglich, den Kompressionswirkungsgrad des Linearkompressors zu verbessern.
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Zweitens wird der Abstand zwischen der zweiten Außenumfangsfläche des Kolbens und der Innenumfangsfläche des Zylinders gleich einem vorhandenen Abstand oder ähnlich wie dieser gehalten, was Reibungsverlust zwischen dem Zylinder und dem Kolben minimiert.
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Drittens ist der Durchmesser D1 der ersten Außenumfangsfläche größer als der Durchmesser D2 der zweiten Außenumfangsfläche, und die Axiallänge L1 der ersten Außenumfangsfläche ist größer als die Axiallänge L2 der zweiten Außenumfangsfläche, was die Menge von Lagerkältemittel reduziert, das zum Kompressionsraum entlang der Außenumfangsfläche des Kolbens austritt.
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Auch wenn sich viertens der Kolben zum unteren Totpunkt im Zylinder zurückzieht, wird verhindert, dass die gesamte erste Außenumfangsfläche zu dem im Zylinder gebildeten Lagerzuflusskanal freiliegt oder ihn überlappt, was Kältemittelaustritt während der Hin- und Herbewegung des Kolbens minimiert.
