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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Linearkompressor zum Hin- und
Herbewegen eines in einen Zylinder eingepassten Kolbens durch einen
Linearmotors, um Gas anzusaugen, zu verdichten und abzuführen. Solch
ein Kompressor ist in US-A-5 525 845 offenbart.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Im
Kühlkreislauf
sind HCFC-Kühlmittel
wie beispielsweise R22 stabile Verbindungen und zersetzen die Ozonschicht.
In den vergangenen Jahren wurde begonnen, HFC-Kühlmittel als alternative Kühlmittel
von HCFCs zu verwenden, jedoch weisen diese HFC-Kühlmittel
die Eigenschaft auf, die globale Erwärmung zu erleichtern. Daher
wird eine Studie gestartet, um HC Kühlmittel einzusetzen, welche nicht
die Ozonschicht zersetzen oder weitgehend die globale Erwärmung beeinflussen.
Jedoch, da dieses HC-Kühlmittel
entzündbar
ist, ist es notwendig, eine Explosion oder Zündung zu vermeiden, um die
Sicherheit zu gewährleisten.
Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Menge des Kühlmittels
zu reduzieren, so dass so wenig wie möglich verwendet wird. Andererseits
weist das HC-Kühlmittel
selbst keine Lubrizität
auf und wird leicht zu Schmiermittel geschmolzen. Aus diesem Grund,
wenn das HC-Kühlmittel
verwendet wird, ist ein ölfreier
oder ölreiner Kompressor
erforderlich. Ein Linearkompressor, in welchem eine Last, welche
in einer Richtung senkrecht zu einer Achse seines Kolbens angelegt
wird, klein ist und ein Gleitflächendruck
klein ist, ist als ein Kompressor bekannt, welcher leicht ölfrei realisiert werden
kann verglichen mit einem Kompressor des Hubkolben-Typs, einem Rotationskompressor
und einem Scrollkompressor.
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Jedoch
beeinflusst auch in dem Fall des Linearkompressors ein Gleitgrad
der Gleitflächen
zwischen dem Zylinder und dem Kolben die Effizienz und Haltbarkeit
des Linearkompressors. Daher ist ein beträchtlich kompliziertes Mittel
zum Bilden eines ölfreien
Linearkompressors erforderlich.
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Zum
Beispiel offenbart U.S.P. 5920133 einen Stirlingmotor, in welchem
ein Paar von Blattfedern an gegenüberliegenden Enden des Linearmotors
angeordnet ist und ein Kolben gleitbar durch die Blattfedern getragen
wird. Mit dieser Struktur neigt, sogar falls eine Kraft zum Schrägstellen
des Kolbens an den Kolben durch magnetische Anziehungskraft, die durch
den Linearmotor erzeugt wird, angelegt wird, der Kolben weniger
dazu, in einer diametralen Richtung davon verschoben zu werden.
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Jedoch
hat diese Struktur ein Problem, dass, da der Kolben außerhalb
des Paares von Federelementen angeordnet ist, ein bewegliches Element, welches
den Linearmotor bildet, länger
in seiner axialen Richtung wird, und es schwierig ist, den Linearmotor
in der Größe zu reduzieren.
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Andererseits,
um die axiale Größe zu verkürzen, gibt
es einen Linearmotor, in welchem eine Verdichtungskammer definiert
ist durch Anordnen des Federelements nur an der gegenüberliegenden
Seite der Verdichtungskammer und Verwenden eines inneren Raumes
des Linearmotors.
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Mit
dieser Struktur ist jedoch, da der Kolben nur durch das Federelement
an der gegenüberliegenden
Seite der Verdichtungskammer getragen wird, ein Versatz des Kolbens
in seiner diametralen Richtung groß und ein Druck auf die Gleitflächen des Kolbens
und des Zylinders wird erhöht.
Weiterhin besteht ein Problem, dass, da die Verdichtungskammer in
der Nähe
des Linearmotors angeordnet ist, die Verdichtungskammer dazu neigt,
Wärme des
Linearmotors aufzunehmen.
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Im
Hinblick auf den obigen Umstand, ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Hochleistungs-Linearkompressor vorzusehen, in welchem
sogar, wenn eine Verdichtungskammer definiert ist, welche einen
inneren Raum des Linearmotors verwendet, um seine Größe zu reduzieren,
eine Menge der Wärme,
welche von dem Linearmotor zu der Verdichtungskammer übertragen
wird, reduziert werden kann durch Bilden eines Raumes zwischen dem
Linearmotor und einem Zylinder, welcher die Verdichtungskammer definiert.
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Weiterhin
ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Linearkompressor
vorzusehen, in welchem sogar, wenn eine magnetische Anziehungskraft,
welche durch einen Linearmotor erzeugt wird, an den Kolben angelegt
wird, ein Druck auf Gleitflächen
des Kolbens und des Zylinders davor bewahrt wird, anzusteigen und
der Linearkompressor in der Größe reduziert
werden kann durch Stützen
gegenüberliegender
Enden des Kolbens durch Federelemente, welche an den gegenüberliegenden
Enden des Linearmotors angeordnet sind, durch ein Verbindungselement.
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Um
die obigen Aufgaben zu erreichen, ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung ein Linearkompressor vorgesehen, welcher einen Zylinder
und einen zylindrischen Abschnitt, der in einem hermetischen Behälter durch
einen Trägermechanismus
getragen ist, einen Kolben, welcher bewegbar in dem zylindrischen
Abschnitt entlang einer axialen Richtung davon getragen ist, ein
Federelement, welches eine axiale Richtung an den Kolben anlegt,
und einen Linearmotor, welcher einen Stator aufweist, welcher an
dem Flansch des Zylinders fixiert ist und um eine äußere Peripherie
des zylindrischen Abschnitts herum angeordnet ist und ein bewegliches
Element aufweist, welches an den Kolben gekoppelt ist, wobei ein
Raum zwischen dem Stator und dem zylindrischen Abschnitt gebildet
ist.
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Mit
dem ersten Aspekt, da der Raum zwischen dem Stator und dem zylindrischen
Abschnitt gebildet ist, neigt Wärme
von dem Linearmotor weniger dazu, zu dem Kühlmittel in der Verdichtungskammer,
welche in dem Zylinder definiert ist, übertragen zu werden, Wärmeaufnahmeverlust
des Linearkompressors wird reduziert und seine Effizienz wird verbessert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung umfasst in dem Linearkompressor des
ersten Aspekts der Linearkompressor weiterhin einen Kommunikationsweg,
welcher den Raum und äußere periphere
Bereiche des Zylinders und des Linearmotors bringt.
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Mit
dem zweiten Aspekt, da das Kühlmittel
in dem Raum Konvektion verursacht, ohne abgelagert zu werden, wird
der Wärmeaufnahmeverlust
weiter reduziert.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird in dem Linearkompressor des zweiten
Aspekts der Kommunikationsweg in dem Flansch gebildet. Mit dem dritten
Aspekt kann Hoch-Temperatur-Kühlmittel
in dem Raum effizient zu den äußeren peripheren
Bereichen des Zylinders und des Linearmotors abgeführt werden
und somit kann der Wärmeaufnahmeverlust
reduziert werden.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung ist ein Linearkompressor vorgesehen,
welcher einen Zylinder umfasst, welcher einen Flansch und einen zylindrischen
Abschnitt aufweist, welcher in einem hermetischen Gefäß durch
einen Trägermechanismus
getragen wird, einen Kolben, welcher beweglich in dem zylindrischen
Abschnitt entlang einer axialen Richtung davon getragen ist, einen
Linearmotor, welcher einen an dem Flansch des Zylinders fixierten Stator
aufweist und um eine äußere Peripherie
des zylindrischen Abschnitts herum angeordnet ist und ein bewegliches
Element, welches an den Kolben gekoppelt ist, und ein Paar von Federelementen,
welche jeweilig in der Nähe
der gegenüberliegenden
Enden des Linearmotors angeordnet sind und Axialkräfte auf
den Kolben aufbringen, wobei ein Raum zwischen dem Stator und dem
zylindrischen Abschnitt gebildet ist und ein Kommunikationselement
zum Näherbringen
des beweglichen Elements und des Federelements an den Flansch ist
in dem Raum angeordnet. Mit dieser Anordnung neigt die Wärme von dem
Linearmotor weniger dazu, zu dem Kühlmittel in der Verdichtungskammer,
welche in dem Zylinder definiert ist, übertragen zu werden und der
Linearkompressor kann in der Größe reduziert
werden verglichen mit demjenigen der ersten Ausführungsform.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der Erfindung umfasst in dem Linearkompressor des ersten
oder vierten Aspekts das Federelement eine im Wesentlichen C-förmige Platte,
wobei die Platte derartig angeordnet ist, dass ein Abstand zwischen
einem Ende der Platte zu einem Phantomzentrum davon anders ist als
ein Abstand zwischen dem anderen Ende der Platte und dem Phantomzentrum.
Wenn die Felderelemente pressgeformt werden, falls die Federelemente
integral in komplizierter Form gebildet sind, ist es notwendig,
Stanzränder
zwischen den elastischen Abschnitten sicherzustellen. Jedoch ist
es durch Teilen der elastischen Abschnitte der Federelemente in die
im Wesentlichen C-förmigen
Platten und Kombinieren der Platten unnötig, Stanzränder zwischen den elastischen
Abschnitten sicherzustellen, und eine Breite von jeder Platte des
elastischen Abschnitts kann entsprechend erhöht werden. Mit diesem Design
ist es möglich,
die Festigkeit der Federelemente zu verbessern.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung sind in dem Linearkompressor des fünften Aspekts
die Platten kombiniert. Durch Teilen der elastischen Abschnitte
der Federelemente in die im Wesentlichen C-förmigen Platten und Kombinieren
der Platten, ist es unnötig,
die Stanzabstände
zwischen den elastischen Abschnitten sicherzustellen, und eine Breite
von jeder Platte des elastischen Abschnitts kann entsprechend erhöht werden.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der Erfindung in dem Linearkompressor des fünften Aspekts
ist ein Ende der Platte, welches dichter an dem Phantomzentrum angeordnet
ist, an dem beweglichen Element fixiert und das andere Ende der
Platte ist an dem Stator fixiert. Daher kann eine Breite des elastischen
Abschnitts erhöht
werden.
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Gemäß einem
achten Aspekt der Erfindung enthalten in dem Linearkompressor des
vierten Aspekts die Federelemente eine Vielzahl von elastischen
Abschnitten, welche sich spiralförmig
in einer Umfangsrichtung von einem Zentrum erstrecken, wobei das
Paar von Federelementen derartig angeordnet und fixiert ist, dass
Erstreckungsrichtungen der elastischen Abschnitte von dem Zentrum
unterschiedlich zueinander sind. Mit dieser Anordnung fallen die
Richtungen der diametralen Versatzkräfte der Federelemente nicht
zusammen, der diametrale Versatz der verbundenen Federelemente kann
reduziert werden, und somit kann der Gleitflächendruck zwischen der äußeren peripheren
Oberfläche
des Kolbens und der inneren peripheren Oberfläche des Zylinders weiter reduziert
werden. Daher wird mechanischer Verlust des Linearkompressors reduziert,
seine Effizienz verbessert und die Zuverlässigkeit wird auch verbessert.
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Gemäß einem
neunten Aspekt der Erfindung ist in dem Linearkompressor des vierten
Aspekts das Verbindungselement aus einem nicht magnetischen Material
hergestellt. Daher, sogar, falls sich das Verbindungselement in
dem Streumagnetfeld in der Nähe
des Linearmotors hin- und herbewegt, wird ein Ummagnetisierungsverlust
wie beispielsweise Wirbelstrom, nicht erzeugt, und dies kann zur
Verbesserung der Effizienz des Linearmotors beitragen.
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Gemäß einem
zehnten Aspekt der Erfindung ist in dem Linearkompressor des vierten
Aspekts das Verbindungselement mit einer Vielzahl von Schlitzen entlang
seiner Bewegungsrichtung versehen. Daher, sogar, falls sich das
Verbindungselement in dem Streumagnetfeld in der Nähe des Linearmotors
hin- und herbewegt, wird ein Ummagnetisierungsverlust wie beispielsweise
Wirbelstrom, nicht erzeugt, und dies kann zur Verbesserung der Effizienz
des Linearkompressors beitragen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht, welche eine gesamte Struktur des Linearkompressors
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht, welche eine gesamte Struktur eines Linearkompressors
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3 ist
eine Seitenansicht eines Verbindungselements der Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ist
eine Draufsicht eines Federelements der Ausführungsform der Erfindung;
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5 ist
eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie A-A in 4 aufgenommen
ist, welche eine gesamte Struktur eines Linearkompressors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigt, wenn die Federelemente, welche in 4 gezeigt
sind, durch ein Federelement 270 in einer Ausführungsform,
welche in 1 gezeigt ist, ersetzt werden;
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6 ist
eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie B-B in 4 aufgenommen
ist, welche eine gesamte Struktur eines Linearkompressors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigt, wenn die Federelemente, welche in 4 gezeigt
sind, durch das Federelement 270 in der Ausführungsform,
welche in 1 gezeigt ist, ersetzt werden;
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7 ist
eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie A-A in 4 aufgenommen
ist, welche eine gesamte Struktur eines Linearkompressors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigt, wenn die Federelemente, welche in 4 gezeigt
sind, durch Federelemente 440a und 440b in einer
Ausführungsform,
welche in 2 gezeigt ist, ersetzt werden;
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8 ist
eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie B-B in 4 aufgenommen
ist, welche eine gesamte Struktur eines Linearkompressors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigt, wenn die Federelemente, welche in 4 gezeigt
sind, durch Federelemente 440a und 440b in einer
Ausführungsform,
welche in 2 gezeigt ist, ersetzt werden;
und
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9 sind
Ansichten, welche Federelemente und Übersichtspläne der Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
Ausführungsform
eines Linearkompressors der vorliegenden Erfindung wird basierend
auf den Zeichnungen unten beschrieben werden.
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1 ist
eine Schnittansicht, welche eine gesamte Struktur des Linearkompressors
der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Zuerst
wird die gesamte Struktur des Linearkompressors dieser Ausführungsform
erklärt
werden. Dieser Linearkompressor umfasst im Wesentlichen einen Zylinder 200,
welcher durch einen Trägermechanismus 292 in
einem hermetischen Gefäß 295 getragen
ist, einen Kolben 220, welcher gleitbar entlang einer axialen
Richtung des Zylinders 200 getragen ist, ein Federelement 270 zum
Aufbringen einer Axialkraft auf den Kolben 220, einen Linearmotor 240,
welcher einen Stator 260 aufweist, welcher an dem Zylinder 200 fixiert
ist und ein bewegliches Element 250, welches in einem Hin-
und Herbewegungsweg, welcher in dem Stator 260 gebildet
ist, getragen ist, so dass sich das bewegliche Element 250 hin-
und herbewegen kann, ein stabartiges Element 230, welches
mit dem Kolben 220 verbunden ist und eine Kopfabdeckung 290,
welche ein Einlassventil und ein Auslassventil zum Einführen und
Ablassen des Kühlmittels
in und aus einer Verdichtungskammer 210 aufweist, welche
durch den Zylinder 200 und den Kolben 220 aufgebaut
ist. Ein Ende des stabartigen Elements 230 ist mit dem
Federelement 270 verbunden und das bewegliche Element 250 ist
auch mit dem Federelement 270 verbunden. Der Kolben 220 ist
in einem inneren Raum des Linearmotors 240 angeordnet,
um die Verdichtungskammer zu bilden, wodurch die Größe des Linearkompressors
reduziert wird.
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Das
hermetische Gefäß 295 umfasst
ein Gefäß zum Unterbringen
der wesentlichen den Linearkompressor aufbauenden Elemente. Kühlmittel
wird in dieses Gefäß von einem
Saugrohr (nicht gezeigt) zugeführt,
und wird in eine Ansaugseite der Kopfabdeckung 290 eingeführt. Das
verdichtete Kühlmittel wird
aus einem Ablassrohr (nicht gezeigt) abgelassen, welches in Verbindung
mit einer Außenseite
des hermetischen Gefäßes 295 steht.
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Der
Trägermechanismus 292 umfasst
eine Feder-Trägerplatte 294,
welche in dem hermetischen Gefäß 295 fixiert
ist und eine Vielzahl von Schraubenfedern 293 ist auf der
Feder-Trägerplatte 294 zum
Tragen des Zylinders 200 fixiert. Die Schraubenfedern 293 wirken,
um zu verhindern, dass Vibration von dem Zylinder 200 zu
dem hermetischen Gefäß 295 übertragen
wird.
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Der
Zylinder 200 enthält
einen Flansch 201, welcher eine ebene Oberfläche aufweist.
Die Schraubenfedern 293 schlägt gegen ein Ende des Flanschs 201 an.
Der Zylinder 200 ist integral mit einem Zylinderabschnitt 202 ausgebildet,
welcher in Richtung des anderen Endes (nach oben in den Zeichnungen gesehen)
von einem Zentrum des Flanschs 201 hervorsteht. Eine innere
periphere Oberfläche
des Zylinderabschnitts 202 ist mit einer Gleitfläche 200d ausgebildet,
gegen welche der Kolben 220 anschlägt.
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Der
Kolben 220 umfasst einen zylindrischen Körper, welcher
gleitbar durch die Gleitfläche 200d des
Zylinders 200 getragen ist.
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Das
Federelement 270 umfasst ein plattenartiges Element. Wenn
eine Peripherie des plattenartigen Elements fixiert ist, wird ein
Abschnitt davon von der Peripherie zu dem Zentrum davon elastisch deformiert.
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Das
stabartige Element 230 umfasst ein dünnes stabartiges Element und
ein Ende davon ist mit dem Kolben 220 verbunden und das
andere Ende ist an dem Zentrum des Federelements 270 fixiert.
Dieses andere Ende ist mit einer abnehmbaren Struktur durch einen
Bolzen 231 in dieser Ausführungsform verbunden.
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Der
Linearmotor 240 umfasst das bewegliche Element 250 und
den Stator 260. Der Stator 260 umfasst ein inneres
Joch 261 und ein äußeres Joch 262.
Das innere Joch 261 umfasst einen zylindrischen Körper, welcher
in einem vorbestimmten Abstand von einer äußeren Peripherie des Zylinderabschnitts 202 des
Zylinders 200 angeordnet ist und an dem Flansch 201 fixiert
ist. Mit dieser Anordnung wird ein Raum 280 zwischen dem
Zylinderabschnitt 202 und dem inneren Joch 261 in
einer Längsrichtung des
Zylinders 200 gebildet. Der Flansch 201 ist mit
einem Kommunikationsweg gebildet, welcher äußere periphere Bereiche des
Zylinders 200 und den Linearmotor 240 und den
Raum 280 bringt. Eine Spule 241 ist in dem inneren
Joch 261 untergebracht und ist mit einer Stromzufuhr (nicht
gezeigt) verbunden. Andererseits umfasst das äußere Joch 262 einen
zylindrischen Körper
zum Abdecken des inneren Jochs 261 und ist an dem Flansch 201 des
Zylinders 200 fixiert. Im übrigen wird ein wechselseitiger
Pfad 242, welcher einen kleinen Raum aufweist, zwischen
der inneren peripheren Oberfläche
des äußeren Jochs 262 und
der äußeren peripheren
Oberfläche
des inneren Jochs 261 gebildet. Weiterhin wird eine periphere
Seite des Federelements 270 getragen durch und ist fixiert
an dem äußeren Joch 262 in
dieser Ausführungsform.
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Das
bewegliche Element 250 des Linearmotors 240 umfasst
einen Dauermagneten 251 und ein zylindrisches Halteelement 252 zum
Halten des Dauermagneten 251. Das zylindrische Halteelement 252 ist
in einem wechselseitigen Pfad 242 untergebracht, so dass
das Halteelement 252 sich darin hin- und herbewegen kann,
und umfasst eine periphere Kante 252a zum Fixieren des
Dauermagneten 251 und eine Scheibe 252b, welche
integral mit der peripheren Kante 252a verbunden ist. Ein
Zentrum der Scheibe 252b ist an dem Zentrum des Federelements 270 fixiert.
Der Dauermagnet 251 ist an einer Position angeordnet, welche
der Spule 241 gegenüberliegt,
und ein feiner Spalt ist zwischen dem Dauermagnet 251 und
der Spule 241 gebildet. Das innere Joch 261 und das äußere Joch 262 sind
konzentrisch zueinander angeordnet, um so den feinen Spalt einheitlich über dem
gesamten umfänglichen
Bereich zu halten.
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Die
Kopfabdeckung 290 ist an einer Endflächenseite des Flansches 201 des
Zylinders 200 durch eine Ventilplatte 291 fixiert.
Ein Einlassventil (nicht gezeigt), ein Auslassventil (nicht gezeigt)
und ähnliches,
was in Kommunikation mit der Verdichtungskammer 210 steht,
sind in der Ventilplatte 291 eingebaut, und diese Ventile
sind mit einem ansaugseitigen Raum (nicht gezeigt) und einem ablassseitigen
Raum (nicht gezeigt) verbunden, welche beide in der Kopfabdeckung 290 vorgesehen
sind.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des Linearkompressors der obigen Struktur erklärt werden.
Zuerst, falls die Spule 241 des inneren Jochs 261 mit Strom
versorgt wird, wird eine magnetische Kraft, welche proportional
zu dem Storm ist, als Axialdruck zwischen dem beweglichen Element 250 und
dem Dauermagneten 251 in Übereinstimmung mit der Linke-Hand-Regel nach Fleming
erzeugt. Eine Antriebskraft wird auf das bewegliche Element 250 zum
Bewegen des beweglichen Elements 250 in seiner axialen
Richtung durch diesen erzeugten Axialdruck aufgebracht. Da das zylindrische
Halteelement 252 des beweglichen Elements 250 mit
dem Federelement 270 zusammen mit dem stabartigen Element 230 verbunden
ist, bewegt sich der Kolben 220. Die Spule 241 wird
sinusförmig
mit Strom versorgt, und Axialdruck in der senkrechten Richtung und
Axialdruck in der umgekehrten Richtung werden abwechselnd in dem
Linearmotor erzeugt. Durch den abwechselnd erzeugten Axialdruck
in der senkrechten und Axialdruck in der umgekehrten Richtung, bewegt sich
der Kolben 220 hin und her.
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Das
Kühlmittel
wird von dem Ansaugrohr in das hermetische Gefäß 295 eingeführt. Das
Kühlmittel,
welches in das hermetische Gefäß 295 eingeführt wird,
tritt in die Verdichtungskammer 210 von dem ansaugseitigen
Raum der Kopfabdeckung 290 durch das Ansaugventil, welches
in der Ventilplatte 291 eingebaut ist, ein. Weiterhin wird
das Kühlmittel
durch den Kolben 220 verdichtet und von dem Ablassrohr durch
das Ablassventil, welches in der Ventilplatte 291 eingebaut
ist, und dem ablassseitigen Raum der Kopfabdeckung 290 abgelassen.
Weiterhin wird eine Vibration des Zylinders 200, welche
durch die Hin- und Herbewegung verursacht wird, durch die Schraubenfedern 293 beschränkt.
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Wie
oben erklärt,
neigt gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
da der Raum 280 zwischen dem inneren Joch 261,
welches den Stator 260 des Linearmotors 240 bildet
und dem zylindrischen Abschnitt 202 des Zylinders 200,
Wärme von
dem Linearmotor 240 weniger dazu, zu dem Kühlmittel
in der Verdichtungskammer 210 übertragen zu werden, welche
in dem Zylinder 200 definiert ist, ein Wärmeaufnahmeverlust
des Linearkompressors wird reduziert und seine Effizienz wird verbessert.
Weiterhin, da der Kommunikationspfad 300 in dem Flansch 201 des
Zylinders 200 vorgesehen ist, bewirkt das Kühlmittel
in dem Raum 280 Konvektion ohne abgelagert zu werden und
der Wärmeaufnahmeverlust
wird weiter reduziert.
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Als
nächstes
wird eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 2 erklärt werden.
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2 ist
eine Schnittansicht, welche eine gesamte Struktur des Linearkompressors
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Die gleichen Elemente, welche in der obigen
Ausführungsform
erläutert
wurden, sind mit den gleichen Nummern gekennzeichnet und eine Erklärung derselben wird
weggelassen.
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Federelemente 440a und 440b umfassen plattenartige
Elemente. Periphere Kanten der Federelemente 440a und 440b sind
jeweilig getragen durch und fixiert an einem Halter 450 (der
obere in 2) und einem Halter 460 (der
untere in 2), welche an gegenüberliegenden
Seitenenden des oberen Jochs 262 angeordnet sind, welches
den Linearmotor 240 bildet.
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Das
innere Joch 261, welches den Linearmotor 240 bildet,
umfasst einen zylindrischen Körper. Das
innere Joch 261 ist von dem zylindrischen Abschnitt 202 des
Zylinders 200 um einen vorbestimmten Abstand getrennt und
ist an dem Halter 460 fixiert. Mit dieser Anordnung wird
ein Raum 470 in der Längsrichtung
gebildet.
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Im Übrigen umfasst
das äußere Joch 261 einen
zylindrischen Körper,
welcher das innere Joch 261 abdeckt und ist an dem Halter 460 fixiert.
Im Übrigen,
um einen einheitlichen feinen Spalt zwischen dem äußeren Joch 262 und
dem inneren Joch 261 zu bilden, sind das äußere Joch 262 und
das innere Joch 261 konzentrisch zueinander auf dem Halter 460 angeordnet.
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Der
Flansch 201 des Zylinders 200 ist fixiert an und
gehalten durch den Halter 460. Weiterhin ist der Kolben 220,
welcher einen gleitbar getragenen zylindrischen Körper umfasst,
in dem inneren peripheren Abschnitt des Zylinderabschnitts 202 angeordnet.
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Das
Verbindungselement 420 umfasst ein zylindrisches Element 420a,
welches in dem Raum 470 untergebracht ist, so dass das
stabartige Element 230 sich darin hin- und herbewegen kann.
Ein Ende (oberes Ende in 2) des Verbindungselements 420 ist
verbunden mit und fixiert an einem Federelement 440a an
einem zentralen Abschnitt davon, und das andere Ende (unteres Ende
in 2) des Verbindungselements 420 ist mit
einem Flansch 420b gebildet und ein elastisch deformiertes
Ende des Federelements 440b ist an dem anderen Ende fixiert.
Der Kolben 220 ist fixiert an und getragen durch ein Zentrum
des Verbindungselements 420 durch das stabartige Element 230.
Das bewegliche Element 250 des Linearmotors 240 und
das Verbindungselement 420 sind miteinander verbunden und aneinander
fixiert an ihren zentralen Abschnitten. In dieser Ausführungsform
ist das Material des Verbindungselements 420 ein nicht
magnetisches Material, wie beispielsweise Aluminium oder rostfreier
Stahl. Wie in einer Seitenansicht der 3 gezeigt
ist, ist das Verbindungselement 420 mit einer Vielzahl
von Schlitzen 421 entlang einer Bewegungsrichtung des Verbindungselements 420 versehen.
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Wie
oben erklärt,
verbindet und trägt
das Verbindungselement 420, welches die Federelemente 440a und 440b verbindet,
welche jeweilig in der Nähe
der gegenüberliegenden
Enden des Linearmotors 240 angeordnet sind, den Kolben 220.
Daher werden die gegenüberliegenden
Enden des Kolbens 220 durch das Verbindungselement 420 getragen und
sogar, falls eine magnetische Anziehungskraft auf den Kolben 220 ausgeübt wird,
wird die äußere periphere
Oberfläche
des Kolbens 220 nicht gegen die innere periphere Oberfläche des
Zylinderabschnitts 202 des Zylinders 200 gedrückt und
der Gleitflächendruck
der Gleitfläche
wird reduziert. Mit dieser Anordnung wird ein mechanischer Verlust
des Linearkompressors reduziert und seine Effizienz wird verbessert
und die Zuverlässigkeit
wird auch verbessert. Weiterhin wird der Längsraum 470 zwischen
der inneren Joch 261 des Linearmotors 240 und
dem Zylinderabschnitt 202 des Zylinders 200 gebildet,
das Verbindungselement 420 zum Verbinden des Federelements 440a und
des Federelements 440b miteinander ist in dem Raum 470 untergebracht
und somit kann die Verdichtungskammer 210 gebildet werden, wobei
der innere Raum des Linearmotors 240 verwendet wird. Mit
dieser Anordnung kann der Linearkompressor in der Größe reduziert
werden zusätzlich zu
dem Effekt der ersten Ausführungsform.
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Weiterhin,
da das Verbindungselement 420 mit der Vielzahl von Schlitzen 421 als
die nicht magnetischen Materialien versehen ist, wird, sogar, falls sich
das Verbindungselement 420 in dem Streumagnetfeld in der
Nähe des
Linearmotors 240 hin- und herbewegt, Ummagnetisierungsverlust
wie beispielsweise Wirbelstrom, wird nicht erzeugt und dies kann zu
der Verbesserung der Effizienz des Linearkompressors beitragen.
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4 ist
eine Draufsicht auf ein Federelement einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Federelemente, welche in dieser Ausführungsform gezeigt sind, umfassen
im Wesentlichen C-förmige
Platten 500 und 501, welche kombiniert sind, um
sich so spiralförmig
von einem Phantomzentrum 0 in der Umfangsrichtung zu erstrecken.
Eines der äußeren peripheren
Enden 500a und 501a und eines der inneren peripheren
Enden 500b und 501b sind an Statoren fixiert und
die anderen sind an hin- und herbewegenden Elementen fixiert, so
dass die Platten 500 und 501 elastisch deformiert
werden.
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Wenn
die Federelemente pressgeformt sind, falls die elastischen Elemente
integral in einer komplizierten Form geformt sind, ist es notwendig,
Stanzabstände
zwischen den elastischen Abschnitten sicherzustellen. Jedoch, durch
Teilen der elastischen Abschnitte der Federelemente in im Wesentlichen C-förmige Platten 500 und 501 und
Kombinieren der Platten, ist es nicht notwendig, Stanzabstände zwischen
den elastischen Abschnitten sicherzustellen und eine Breite von
jeder Platte des elastischen Abschnitts kann entsprechend erhöht werden.
Mit diesem Design ist es möglich,
die Festigkeit der Federelemente zu verbessern.
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5 und 6 sind
Schnittansichten, welche eine gesamte Struktur eines Linearkompressors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigen, in welcher die Federelemente, welche in 4 gezeigt sind,
durch Federelemente 270 der Ausführungsform, welche in 1 gezeigt
ist, ersetzt sind. 5 ist eine Schnittansicht, welche
entlang einer Linie A-A in 4 aufgenommen
ist und 6 ist eine Schnittansicht, welche
entlang einer Linie B-B in 4 aufgenommen
ist.
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7 und 8 sind
Schnittansichten, welche eine gesamte Struktur eines Linearkompressors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
zeigen, in welcher das Federelement, welches in 4 gezeigt ist,
durch Federelemente 440a und 440b der Ausführungsform,
welche in 2 gezeigt ist, ersetzt sind. 7 ist
eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie A-A in 4 aufgenommen
ist, und 8 ist eine Schnittansicht, welche
entlang einer Linie B-B in 4 aufgenommen
ist.
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Die
gleichen Elemente, welche in der obigen Ausführungsform erläutert wurden,
sind mit den gleichen Nummern gekennzeichnet, und eine Erklärung davon
wird weggelassen.
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9 sind
Ansichten eines Federelements und seiner Anordnung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Das
Federelement, welches in 9 gezeigt ist, umfasst ein Federelement 600a und
ein Federelement 600b. Das Federelement umfasst ein Federelement 600a und
ein Federelement 600b. Das Federelement 600a enthält elastische
Abschnitte 601a, 602a und 603a, welche
sich spiralförmig
in der Umfangsrichtung erstrecken. Das Federelement 600a ist an
einem Ende 610a eines Linearmotors 610 fixiert. Das
Federelement 600b enthält
elastische Abschnitte 601b, 602b und 603b,
welche sich spiralförmig
in der Umfangsrichtung erstrecken, so dass ihre Erstreckungsrichtungen
von dem Zentrum der elastischen Abschnitte nicht zusammenfallen.
Das Federelement 600b ist angeordnet auf und fixiert an
dem anderen Ende 610b. In dieser Ausführungsform sind die elastischen
Abschnitte derartig angeordnet, dass sie symmetrisch zueinander
hinsichtlich einer vertikalen Achse sind. Mit dieser Anordnung fallen
Richtungen der diametralen Versatzkräfte der Federelemente 600a und 600b nicht
zusammen, der diametrale Versatz der verbundenen Federelemente 600a und 600b kann
reduziert werden, und somit kann der Gleitflächendruck zwischen der äußeren peripheren Oberfläche des
Kolbens und der inneren peripheren Oberfläche des Zylinders weiter reduziert
werden. Daher wird mechanischer Verlust des Linearkompressors reduziert,
seine Effizienz wird verbessert und die Zuverlässigkeit wird auch verbessert.
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Die
Federelemente dieser Ausführungsform können auf
die Struktur des Linearkompressors, welcher in 2 gezeigt
ist, angewandt werden, aber nur eines der Federelemente 600a und 600b kann auch
auf die Struktur des Linearkompressors, welcher in 1 gezeigt
ist, angewandt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, da der Raum zwischen dem Stator des Linearmotors und dem
zylindrischen Abschnitt des Zylinders gebildet ist, neigt Wärme von
dem Linearmotor weniger dazu, zu dem Kühlmittel in der Verdichtungskammer,
welche in dem Zylinder definiert ist, übertragen zu werden, der Wärmeaufnahmeverlust
des Linearkompressors wird reduziert und seine Effizienz wird verbessert.
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Gemäß der Erfindung,
da der Kommunikationsweg in dem Flansch des Zylinders gebildet ist,
bewirkt das Kühlmittel
Konvektion, ohne abgelagert zu werden, und der Wärmeaufnahmeverlust wird weiter reduziert.
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Weiterhin
gemäß der Erfindung
verbindet und trägt
das Verbindungselement zum Verbinden der Federelemente, welche in
der Nähe
der gegenüberliegenden
Enden des Linearmotors angeordnet sind, den Kolben. Daher werden
die gegenüberliegenden
Enden des Kolbens durch das Verbindungselement getragen und sogar,
falls eine magnetische Anziehungskraft auf den Kolben angewandt
wird, wird die äußere periphere
Oberfläche
des Kolbens nicht gegen die innere periphere Oberfläche des
Zylinderabschnitts des Zylinders gedrückt und der Gleitflächendruck
der Gleitfläche
wird reduziert. Mit dieser Anordnung wird mechanischer Verlust des
Linearkompressors reduziert und seine Effizienz wird verbessert
und die Zuverlässigkeit
wird auch verbessert. Weiterhin ist das Verbindungselement zum Verbinden
der Federelemente miteinander in dem Raum untergebracht, welcher
zwischen dem Stator des Linearmotors und dem zylindrischen Abschnitt
des Zylinders gebildet ist, und somit kann die Verdichtungskammer
gebildet werden, wobei der innere Raum des Linearmotors verwendet
wird. Mit dieser Anordnung kann der Linearkompressor weiter in der
Größe reduziert
werden.
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Weiterhin
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es durch Teilen der elastischen Abschnitte der Federelemente
in die im Wesentlichen C-förmigen
Platten und durch Kombinieren der Platten, so dass sie sich spiralförmig von
dem Phantomzentrum in der Umfangsrichtung erstrecken, unnötig, Stanzränder zwischen
den elastischen Abschnitten zu dem Zeitpunkt des Pressformens sicherzustellen
und eine Breite einer jeden Platte des elastischen Abschnitts kann
zu dem Zeitpunkt des Pressformens entsprechend erhöht werden.
Mit diesem Design ist es möglich,
die Festigkeit der Federelemente zu verbessern.
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Weiterhin
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Federelemente, welche die Vielzahl der elastischen
Abschnitte aufweisen, welche sich spiralförmig in der Umfangsrichtung
erstrecken, derartig angeordnet und fixiert, dass ihre Erstreckungsrichtungen
von dem Zentrum der elastischen Abschnitte unterschiedlich sind.
Daher fallen die Richtungen der diametralen Versatzkräfte der
Federelemente nicht zusammen, der diametrale Versatz der verbundenen Federelemente
kann reduziert werden, und somit kann der Gleitflächendruck
zwischen der äußeren peripheren
Oberfläche
des Kolbens und der inneren peripheren Oberfläche des Zylinders weiter reduziert werden.
Daher wird mechanischer Verlust des Linearkompressors reduziert,
seine Effizienz wird verbessert und die Zuverlässigkeit wird auch verbessert.
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Weiterhin
gemäß der Erfindung,
da das Verbindungselement aus einem nicht magnetischen Material
hergestellt ist oder mit der Vielzahl von Schlitzen versehen ist,
wird, sogar falls sich das Verbindungselement in dem Streumagnetfeld
in der Nähe des
Linearmotors hin- und herbewegt, Ummagnetisierungsverlust so wie
beispielsweise Wirbelstrom, nicht erzeugt, und dies kann zu der
Verbesserung der Effizienz des Linearkompressors beitragen.