CN100425831C - 压缩机改进结构 - Google Patents

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CN100425831C CNB2004800217060A CN200480021706A CN100425831C CN 100425831 C CN100425831 C CN 100425831C CN B2004800217060 A CNB2004800217060 A CN B2004800217060A CN 200480021706 A CN200480021706 A CN 200480021706A CN 100425831 C CN100425831 C CN 100425831C
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Abstract

本发明提供一种线性压缩机，其包括具有顶部(8009)和侧壁(8006)的空心活塞(8002)，该活塞在汽缸中做往复运动，活塞杆(8000)将活塞(8002)连接到弹簧上。活塞杆(8000)和活塞(8002)之间具有轴向刚性而横向挠性的连接(8001)，在将横向力传递到远离活塞顶部(8009)的轴向位置处的活塞(8002)的同时，向活塞顶部(8009)直接传送轴向力。该连接(8001)允许活塞(8002)和活塞杆(8000)之间具有与活塞往复运动轴相横向而且均匀地围绕着该往复运动轴的转动灵活性。

Description

压缩机改进结构
技术领域
本发明涉及线性或自由活塞压缩机，其特别用于但不仅仅用于电冰箱中。
背景技术
在本申请中公开的本发明涉及线性压缩机和自由活塞机械。在现有技术中有线性压缩机和自由活塞机械的许多实例。在我们的国际申请WO 02/35093中对新近的实例做出了说明。在该申请中描述了我们的制冷压缩机。该压缩机包括在汽缸组件内往复运动的活塞总成。活塞总成和汽缸组件通过各总成尾端的主弹簧连接起来。线性电动机的定子放在汽缸和主弹簧之间，电枢放在活塞和主弹簧(在连接的活塞杆上)之间。线性电动机被激励从而以所需的共振频率驱动压缩机。由于气体轴承在活塞和气缸壁之间运行，并且从汽缸盖供给压缩制冷剂，因此压缩机适合于无油运转。WO 02/35093的公开的内容结合在此作为参考，并且在本申请的详细说明的开头部分做出了概括，从而将本发明置于优选的背景下。
然而，本发明中的多数同样适用于其它压缩机结构。
我们的国际申请WO 01/29444示出一种压缩机结构，在该结构中，线性电动机与活塞和汽缸同轴安装。在其它的许多方面中，该压缩机与专利WO 02/35093中的压缩机是相似的。被转让给SunPower公司的美国专利US 5,525,845同样描述了一种使用气体轴承的无油线性压缩机，在该压缩机中，线性电动机与活塞和汽缸同轴安装，还有一系列其它结构。
被转让给LG电子公司的专利US 6,089,352，描述了一种线性压缩机，在该压缩机中，线性电动机与活塞和汽缸同轴安装。该压缩机中提供了油润滑，而不是气体轴承。
被转让给Sawafuji Electric有限公司的专利US 4,416,594，描述了一种使用油润滑的线性压缩机。线性电动机的电枢围绕着定子。在活塞头中装备了吸入阀，从而使得用于压缩的制冷剂通过活塞而不是通过汽缸盖进入压缩空间。由H Dolz转让给MatsushitaRefrigeration公司和专利US 3,143,281的专利WO 00/32934示出了包括穿过活塞头吸入制冷剂的其它实例。
上述所有的压缩机都是共振式压缩机的实例，该类压缩机包括活塞部件和汽缸部件之间的弹簧。这是用于制冷剂压缩的线性压缩机的典型结构，例如可以在空气调节器或家用电器中使用。现有技术中的其它线性压缩机都是公知不使用这种弹簧联接的。这些压缩机典型地在斯特灵(Stirling)循环低温冷却器中使用，在该冷却器中，致冷气体在同一场所交替地压缩和膨胀。被转让给HelixTechnology公司的专利US 5,146,124和US 4,644,851，都是这一结构的实例。
发明内容
本发明的目的是要提供紧凑的线性或自由活塞压缩机的改进结构，这些措施对于改进现有技术有一定用处，或者至少可以为该行业提供有用的备选品。
贯穿该说明书以及在权利要求中，“弯曲中心”的意思是，对于一个元件来说，当在其两端施加一个剪切力时，该元件的弯曲力矩为零的位置，只是所述两端的取向被刚性地保持住。对于沿着其长度具有相同弯曲刚度(EI)的元件，包括各种类型的弹簧和螺旋弹簧，弯曲中心就是抗旋转的端部支承之间的中点。这种情况同样适用于表现出关于中心对称的弯曲刚度的部件。
在第一方面，本发明从广义上可以说涉及具有在汽缸内做往复运动的活塞的线性压缩机的改进结构，该活塞包括在所述活塞环形拐角处的的任一端终止的外壁表面，改进结构包括：
所述外壁表面在所述拐角处具有半径减小的区域，从而使得在所述拐角处所述汽缸和所述活塞的平均间距大于所述活塞壁和所述汽缸之间的最小环形平均间距；使活塞在所述端面引导下移动时，在所述拐角处半径减小的所述区域提供提升力。
在运行中，所述汽缸内活塞的滑动优选地是由气体轴承来润滑的。
所述拐角处的所述平均间距优选地大于所述活塞外壁表面和所述汽缸之间的中值间距。
半径减小的所述区域优选为环形。
在所述环形区域，对大部分所述活塞壁表面而言，所述平均间距优选为所述最小环形平均间距的0.1倍到4倍之间。在所述环形区域，对大部分所述活塞壁表面而言，所述平均间距最优选为在所述最小环形平均间距的0.25倍到2倍之间。
所述环形区域沿着所述活塞外壁表面轴向延伸一段距离，该距离优选为在所述最小环形平均间距的500到2000倍之间。
在所述环形区域，直径的所述缩减量是变化的，优选地为在所述拐角处最大，而在远离所述拐角的所述环形区域的边缘处最小，其中所述环形区域与具有所述最小环形平均间距的所述外壁表面区域接合。
所述活塞的所述外壁表面优选地包括每个所述拐角处的半径减小的所述区域。
在另一方面，本发明从广义上说涉及由气体轴承润滑的线性压缩机的活塞的制作方法，所述方法包括下列步骤：
制造包括外壁表面的活塞体，该外壁表面适合于受控腐蚀，
将所述活塞体的一端浸没在用来腐蚀所述外壁表面的电解液中(例如：通过电解或化学反应)，以及
将所述活塞体末端从所述电解液中退出。
步骤(a)优选地包括制造所述活塞体，该活塞体在其外表面具有一定厚度的电镀金属层，以及将所述活塞的所述末端在以下条件下浸没一定时间，即，使所述金属层部分地但不是完全地从所述外壁表面的环形区域除去。
所述活塞外部表面总的浸没时间优选地根据从所述活塞末端沿所述外表面的位置的不同而改变，在所述活塞末端最大，而在远离所述末端的所述环形区域中的位置处大幅度减小。
所述浸没时间优选地通过使所述活塞末端平稳地做浸入和退出所述电解液的往复运动而改变。所述活塞末端可以重复地做浸入和退出所述电解液的往复运动。
在另一方面，本发明从广义上说涉及具有活塞的线性压缩机的改进结构，该活塞具有顶部和侧壁，在带有活塞杆的汽缸中做往复运动，其中活塞杆将所述活塞与弹簧连接，该改进结构包括：
所述活塞杆和所述活塞之间的连接，该连接将轴向力直接传递到所述活塞顶部，而将侧向力传递到远离所述活塞顶部的轴向位置处的所述活塞，并且该连接允许在所述活塞和所述活塞杆之间与往复运动轴相横向并均匀地环绕着所述往复运动轴具有旋转灵活性。
在运行中，所述活塞在所述汽缸内部的运动优选地是由气体轴承来润滑的。
所述连接优选地包括位于所述活塞杆和所述活塞顶部之间的轴向刚性而横向挠性的连杆，以及横向加载部件，该横向加载部件与所述活塞杆连接，并且在沿着所述链环长度的轴向中间位置处延伸到所述活塞侧壁内表面，从而将横向力传送到所述活塞侧壁的内表面。
所述横向加载部件优选地包括与所述活塞杆连接的刚性法兰盘，以及固定到所述法兰盘外围的轴承，该法兰盘与所述活塞侧壁的所述内表面邻接，并且允许两者相对运动。
所述轴承优选为弹性材料并且允许挠曲运动。所述轴承可选地为光滑的，允许滑动。
所述横向加载部件可选择地包括柔性膜片或轮辐，该膜片或轮辐从所述活塞杆延伸到所述活塞侧壁的所述内表面，所述膜片的外围连接到所述内表面。
所述活塞可选择地包括悬臂部件，该悬臂部件从所述活塞顶部向所述活塞杆轴向延伸，所述横向加载部件将横向负载传送到所述悬臂部件。
优选地，所述悬臂部件和所述横向加载部件相接，其中一个部件在另一个部件的内部，在两者之间设有轴承，用来传送横向负载但是允许相对转动。
所述连接可选地包括：
从所述活塞顶部的内表面延伸的悬臂，其末端向所述活塞杆延伸，
所述活塞杆的延展部分，其末端延伸到所述活塞内部，以及
所述悬臂和所述活塞杆延展部分的接头，用来传送轴向和横向负载，但是允许围绕与活塞往复运动方向相横向的轴相对转动。
所述接头优选地包括弹性材料体，该材料体插入到所述悬臂远端和所述扩展部分远端之间，并且一个面联结到所述悬臂上，而另一个面联结到所述延展部分上。
所述接头可选地包括球接头。
在另一方面，本发明从广义上说涉及具有活塞的线性压缩机的改进结构，该活塞具有顶部和侧壁，在带有活塞杆的汽缸中做往复运动，其中活塞杆将所述活塞与弹簧连接，该改进结构包括：
位于所述活塞杆和所述活塞顶部之间的轴向刚性而横向挠性的连杆，以及
横向加载部件，该横向加载部件与所述活塞杆连接，并且在沿着所述链环长度的轴向位置中间位置处延伸到所述活塞侧壁内表面，从而将横向力传送到所述活塞侧壁的内表面。
所述横向加载部件优选地包括与所述活塞杆连接的刚性法兰盘，以及固定到所述法兰盘外围的轴承，该法兰盘与所述活塞侧壁的所述内表面邻接，并且允许两者相对运动。
所述轴承优选为弹性材料并且允许挠曲运动。
所述轴承可选为光滑的，并且允许滑动。
所述横向加载部件可选地包括柔性膜片或轮辐，该膜片或轮辐从所述活塞杆延伸到所述活塞侧壁的所述内表面，所述膜片的外围连接到所述内表面。
所述活塞可选地包括悬臂部件，该悬臂部件从所述活塞顶部向所述活塞杆轴向延伸，所述横向加载部件将横向负载传送到所述悬臂部件。
优选地，所述悬臂部件和所述横向加载部件相接，其中一个部件在另一个部件的内部，在两者之间设有轴承，用来传送横向负载但是允许相对转动。
在另一方面，本发明从广义上说涉及具有活塞的线性压缩机的改进结构，活塞具有顶部和侧壁，在带有活塞杆的汽缸中往复运动，其中活塞杆将所述活塞与弹簧连接，该改进结构包括：
从所述活塞顶部的内表面延伸的悬臂，其远端向所述活塞杆延伸，
所述活塞杆的延展部分，其远端延伸到所述活塞内部，以及
所述悬臂和所述活塞杆延展部分的接头，用来传送轴向和横向负载，但是允许围绕与活塞往复运动方向相横向的轴相对转动。
所述接头优选地包括弹性材料体，该材料体插入到所述悬臂远端和所述扩展部分远端之间，并且一个面联结到所述悬臂上，而另一个面联结到所述延展部分上。
所述接头可选地包括球接头。
在另一方面，本发明从广义上说涉及包括弹性支承在密封外壳中的线性压缩机的制冷压缩机的改进结构，所述压缩机的布置使其可在大体上固定的轴上进行周期性运动，该改进结构包括：
在所述线性压缩机和所述外壳之间延伸的供给通道，
所述供给通道形成了一个回路，该回路位于与所述预期周期性运动的轴平行的平面内，
所述回路的两端大体上是平行的，并且分别安装在所述压缩机和所述外壳上，从而阻碍围绕垂直于所述平面的轴的力矩。
所述供给通道的两端优选为安装成平行于所述压缩机的预期运动轴。
所述供给通道优选为对线性电动机的供电通道，并且优选包括形成回路的电线，该回路具有一对大体上平行的区段，这两个区段间隔一定的距离并且在远端通过横向区段连接，所述平行区段的远端分别安装在所述压缩机和所述外壳上。
所述回路的所述横向区段的长度优选大于任一所述平行区段的所述远端和其所对应座架之间的距离。
在另一方面，本发明从广义上说涉及被封装的压缩机，该压缩机包括：
在组件上具有安装连接的压缩机，该压缩机运行时，该组件的质量中心基本在一个平面内振动，
对所述压缩机进行密封的外壳，以及
具有低弯曲刚度的多个支撑部件，这些支撑部件连接在所述安装连接和所述外壳之间，所述支撑部件为所述压缩机提供垂直支撑，每个所述支撑部件的一端连接到所述压缩机的安装点，而另一端连接到所述外壳，并且在这两端之间具有一个“弯曲中心”，
每个支撑部件的弯曲中心与所述振动平面共面。
每个所述支撑部件都优选为螺旋弹簧，每个所述螺旋弹簧的弯曲刚度都是关于中点对称的，并且所述螺旋弹簧的中点与所述振动平面共面。
每个所述螺旋弹簧都优选地具有一条中心线，并且从所述外壳延伸到所述压缩机，所述中心线垂直于活塞往复运动的所述轴。
所述线性压缩机优选为大体上关于所述振动平面对称，并且所述组件上的所述安装连接位于所述平面的上方，而弹簧安装到所述平面下方的所述外壳上。
所述安装连接优选为位于压缩机外围的外部，并且所述支撑弹簧优选为短于所述压缩机的高度。
在另一方面，本发明从广义上说涉及被封装的压缩机，该压缩机包括：
在组件上具有安装连接的压缩机，在压缩机运行时，该组件的质量中心基本在一个平面内振动，
对所述压缩机进行密封的密封外壳，以及
具有低弯曲刚度的多个线圈支撑弹簧，这些弹簧连接在所述安装连接和所述外壳之间，所述支撑部件为所述压缩机提供垂直支撑，每个所述支撑部件的一端连接到所述压缩机的安装点，而另一端连接到所述外壳(在力矩传递连接中)，
所述压缩机和所述密封外壳之间弹簧的布置，以及每个弹簧的弯曲刚度分布和长度使得当压缩机运行时，每个支撑弹簧所支撑的垂直负载是大体上恒定的(在压缩机没有运行时也同样如此)。
每个所述螺旋弹簧的一端优选地连接到所述压缩机的安装点，而另一端优选地连接到所述外壳，并且在这两端之间具有一个“弯曲中心”，以及
每个支撑部件的弯曲中心与所述振动平面共面。
可替换地，两个或多个所述弹簧作为一组在一个共同的轴向位置连接到所述压缩机，并且由所述弹簧组施加到所述压缩机上的净反作用转矩(当压缩机在振动时)为零。
所述弹簧组优选地包括两个相对的而且关于所述振荡平面对称的弹簧。
所述振动优选为线性的，并且所述弹簧组优选地包括相对于振动线径向对齐的至少三个弹簧。
在另一方面，本发明从广义上说涉及被封装的压缩机，该压缩机包括：
外壳，
在所述外壳内部悬挂并且被所述外壳封闭的线性压缩机，在所述线性压缩机周围的所述外壳内具有气体空间，所述线性压缩机具有在汽缸中做往复运动的活塞，以及从所述气体空间进入到所述汽缸内的吸气通道，
到所述外壳气体空间的吸气入口，
从所述汽缸到所述外壳外面的压缩气体通道，以及
所述气体空间中的气流抑制器，其中该气流抑制器大体上将所述气体空间的第一区域与第二区域分开，以及抑制所述第一和第二区域之间的气流，所述吸气入口以及所述吸气通道通向所述第一区域，并且所述压缩气体通道从所述第二区域中穿过。
所述气流抑制器优选地包括所述气体空间中的环形收缩部。
所述外壳优选为大体细长形的容器，并且优选地包括沿着其长度的颈部通道，所述外壳的内表面在所述颈部区域要比在所述第一和第二区域更靠近所述线性压缩机。
所述吸气通道优选地延伸穿过所述活塞。
所述压缩气体通道优选地包括与所述线性压缩机连接的排气压头，所述排气压头包括限定排气腔室的内壁表面、位于所述气体空间的所述第二区域内的外壁表面、以及所述内表面和所述外表面之间的绝热件。
所述绝热件优选地包括内壁和外壁之间充分封闭的空间，所述封闭空间具有十分小的空间尺寸，使所述的空间连同工作气体的性质以及预期的运行环境给出小于20,000的瑞利数。
所述汽缸优选地包括：
限定汽缸壁的汽缸壳体，
限定汽缸端部的阀板，并且该阀板包括一个或多个至所述压缩气体通道的排气口，以及
夹在所述阀板和所述汽缸壳体之间的绝热件。
所述绝热件优选地包括厚聚合物密封垫片。
在另一方面，本发明从广义上说涉及一种压缩机，该压缩机包括在汽缸中做往复运动的活塞，具有穿过所述活塞的吸气通道，而所述汽缸包括：
限定汽缸壁的汽缸壳体，
限定汽缸端部的阀板，并且该阀板包括一个或多个至所述压缩气体通道的排气口，以及
夹在所述阀板和所述汽缸壳体之间的绝热件。
所述绝热件优选地包括厚聚合物密封垫片。
在另一方面，本发明从广义上说涉及一种压缩机，该压缩机包括不用油润滑而在汽缸中做往复运动的活塞，具有穿过所述活塞的吸气通道，而所述汽缸包括：
限定汽缸壁的汽缸壳体，
限定汽缸端端的阀板，并且该阀板包括一个或多个至所述压缩气体通道的排气口，以及
夹在所述阀板和所述汽缸壳体之间的厚聚合物密封垫片。
在另一方面，本发明从广义上说涉及一种被封装的压缩机，该压缩机包括：
外壳，
在所述外壳内部悬挂并且被所述外壳封闭的线性压缩机，在所述线性压缩机周围的所述外壳内具有气体空间，所述线性压缩机具有在汽缸中做往复运动的活塞，以及从所述气体空间进入到所述汽缸内的吸气通道，
所述外壳气体空间的吸气入口，
从所述汽缸到所述外壳外面的压缩气体通道，该通道包括与所述线性压缩机连接的排气压头，所述排气压头包括限定排气腔室的内壁表面、位于所述气体空间的所述第二区域内的外壁表面、以及所述内表面和所述外表面之间的绝热件。
所述绝热件优选地包括位于内壁和外壁之间的充分封闭的空间，所述气体空间具有十分小的空间尺寸，使所述的空间连同工作气体的性质以及预期的运行环境给出小于20,000的瑞利数。
所述吸气通道优选地避开所述排气压头。
在另一方面，本发明从广义上说涉及一种压缩机，该压缩机具有单一汽缸以及在单一汽缸中做往复运动的活塞，该汽缸具有限定压缩空间的封闭端，改进结构包括：
从所述压缩空间到排气空间的多个气流通道，
位于每个所述气流通道中的自操作阀，在穿过阀的压差作用下该阀开启，并且通过弹簧偏置到关闭状态，
每个所述阀和弹簧作为单一整体平面阀部件的一部分。
每个所述阀和弹簧都优选地具有不同于其它所述弹簧的固有频率。
每个所述弹簧优选地具有稍微不同于其它所述弹簧的刚度。
所述弹簧优选为悬臂片簧，所述阀板优选为所述悬臂片簧的一端，并且每个所述悬臂片簧的几何形状与其它所述悬臂片簧的几何形状有轻微的不同。
可选地，每个所述阀都具有稍微不同于其它所述阀的质量。
所述阀部件优选地具有共同的支撑部件，该支撑部件相对于所述汽缸的所述封闭端固定，所述多个悬臂片簧从所述共同支撑部件处延伸。
所述共同支撑部件优选为中心毂，而所述悬臂片簧优选从所述毂处径向延伸。
在所述中心毂内优选有另一个悬臂片簧。
在另一方面，本发明从广义上说涉及压缩机改进结构，该压缩机包括在汽缸中做往复运动的活塞，其中该汽缸具有限定压缩空间的封闭端，所述活塞最大冲程与汽缸横截面积的乘积小于15cc，该改进结构包括：
从所述压缩空间到排气出口的至少三个气流通道，
位于每个所述气流通道中的自操作阀，在穿过阀的压差作用下该阀开启，
每个所述阀优选地通过弹簧偏置到关闭状态并且每个所述阀和弹簧都优选地具有不同于其它所述弹簧的固有频率。
每个所述弹簧优选地具有稍微不同于其它所述弹簧的刚度。
所述弹簧优选为悬臂片簧，所述阀优选为所述悬臂片簧的一端，并且每个所述悬臂片簧的几何形状与其它所述悬臂片簧的几何形状有轻微的不同。
可选地或另外，每个所述阀都具有稍微不同于其它所述阀的质量。
所述弹簧优选地被形成为单一整体阀部件的一部分，所述阀部件优选地具有共同的支撑部件，该支撑部件相对于所述汽缸的所述封闭端固定，所述多个悬臂片簧从所述共同支撑部件处延伸。
所述共同支撑部件优选为中心毂，而所述悬臂片簧优选从所述毂处径向延伸。
在所述中心毂内优选有另一个悬臂片簧。
在另一方面，本发明从广义上说涉及压缩机改进结构，该压缩机包括在汽缸中做往复运动的活塞，其中该汽缸具有限定压缩空间的封闭端，该改进结构包括：
从所述压缩空间到排气出口的多个气流通道，
位于每个所述气流通道中的自操作阀，在穿过阀的压差作用下该阀开启，
每个阀通过弹簧偏置到关闭状态，
每个所述弹簧和阀的固有频率不都是相同的(通过阀、弹簧或其他部件的组装或形成而有意为之)。
每个所述阀和弹簧都优选地具有不同于其它所有所述弹簧的固有频率。
每个所述弹簧优选地具有稍微不同于其它所述弹簧的刚度。
所述弹簧优选为悬臂片簧，所述阀优选为所述悬臂片簧的一端，并且每个所述悬臂片簧的几何形状与具它所述悬臂片簧的几何形状有轻微的不同。
可选地或另外，每个所述阀都具有稍微不同于其它所述阀的质量。
所述弹簧优选地被形成为单一整体阀部件的一部分，所述阀部件优选地具有共同的支撑部件，该支撑部件相对于所述汽缸的所述封闭端固定，所述多个悬臂片簧从所述共同支撑部件处延伸。
所述共同支撑部件优选为中心毂，而所述悬臂片簧优选从所述毂处径向延伸。
在所述中心毂内优选有另一个悬臂片簧。
在另一方面，本发明从广义上说就是压缩机改进结构，该压缩机包括在汽缸中做往复运动的活塞，其中该汽缸具有限定压缩空间的封闭端，该改进结构包括：
从所述压缩空间到共同排气出口的多个气流通道，所述气流通道不都具有相同的长度，
每个所述气流通道优选地包括自操作阀，在穿过阀的压差作用下该阀开启，
每个所述气流通道都优选地包括共用排气通道，所述共用排气通道具有共公出口，每个所述气流通道都包括一部分所述排气通道，所述气流通道中所包括的所述排气通道的所述部分不都具有相同的长度。
所述气流通道中所包括的所述排气通道的所有所述部分优选地具有不同的长度。
所述共用排气通道优选为环形的，但是是不完整的环形，而所述气流通道在分散在所述共用排气通道环面周围的位置处通向所述共用排气通道。
所述公共出口优选为在所述环面的一端。
所述公共出口优选地通向所述环面的曲线内部的出口通道。
所述共用排气通道优选地包括通过相邻腔室之间的开口所连接的多个腔室，并且每个所述气流通道通向不同的所述腔室。
优选地，有中央气流通道直接通向所述出口通道。
所述自操作阀优选地运行从而关闭通向所述共用排气通道的所述气流通道的开口。
所述压缩空间优选在一端被阀板封闭，所述气流通道穿过所述阀板，所述气流通道开口在所述阀板上被隔开，从而具有相对于垂直穿过所述阀板的轴的共同半径，一个封盖固定到所述阀板上，该封盖具有限定分布在中央轴向出口通道周围的多个轴向腔室的内壁，所述腔室和出口通道向所述阀板开启，限定所述出口通道的壁和至少一个相邻腔室之间的壁与所述阀板相接。
在另一方面，本发明从广义上说涉及一种平面阀部件，该部件包括：
用来固定到阀板的毂，
所述毂周围的环面，该环面与所述毂间隔一定距离，以及
以一定间隔围绕所述毂在所述毂和所述环面之间延伸的多个辐条。
优选有三个或五个所述辐条。
每个所述辐条都优选为蛇形的，并且其长度远远大于所述毂和所述环面之间的径向距离。
优选有三个所述辐条，每个辐条都具有一个毂端和一个环面端，这些所述端将相应的毂和大体上与该毂垂直的环面连接起来。
在另一方面，本发明从广义上说涉及压缩机改进结构，该压缩机包括在汽缸中做往复运动的活塞，其中该汽缸具有限定压缩空间的封闭端，包括至所述压缩空间的吸气入口的改进结构包括：
穿过所述活塞的多个通道，这些通道在相隔开的各处从所述活塞的所述面上出来，和
平面阀部件，其具有对中地固定在所述活塞面的毂并且延伸以覆盖所述通道出口。
所述平面阀部件优选地具有环绕在所述毂周围的环面，以及以一定间隔围绕所述毂在所述毂和所述环面之间延伸的多个辐条。
所述环面优选地覆盖所述通道出口，而且所述环面的外边缘优选与所述汽缸的壁间隔一定距离。
所述阀部件所具有的辐条的数目优选从下面的集合中选择：3，5。
每个所述辐条都优选为蛇形的，并且其长度远远大于所述毂和所述环面之间的径向距离。
优选有三个所述辐条，每个辐条都具有一个毂端和一个环面端，这些所述端将相应的毂和大体上与该毂垂直的环面相接。
在另一方面，本发明从广义上说涉及一种被封装的压缩机，该压缩机包括：
细长形压缩机，以及
所述压缩机周围的细长形空心外壳，所述外壳的外表面具有至少一个横过细长轴的基本呈环形的窄部，
所述细长形压缩机在所述外壳内被支撑，使得其穿过所述环形窄部。
所述外壳优选地由所述环形窄部划分为第一叶形区和第二叶形区，所述环形窄部限定连接所述叶形区的腰部，所述腰部比所述叶形区窄一些。
所述压缩机优选为线性压缩机，在所述线性压缩机周围的所述外壳内优选有气体空间，所述线性压缩机具有在汽缸内做往复运动的活塞，以及从所述气体空间进入到所述汽缸的吸气通道，在所述外壳的所述第一叶形区中具有至所述外壳气体空间的吸气入口，并且有压缩气体通道从所述汽缸穿过所述外壳的所述第二叶形区通到所述壳体外面。
在另一方面，本发明从广义上说涉及一种压缩机，该压缩机包括：
具有侧壁和封闭端的活塞，该活塞带有穿过所述封闭端至压缩空间的吸气通道，
所述活塞内的腔室，所述吸气通道离开所述腔室，以及
第一隔板，该隔板在与所述封闭端相反的所述活塞端处限定至所述腔室的限制性入口。
在所述腔室内优选有第二隔板，该隔板与所述活塞侧壁和所述封闭端一起限定第一副腔室，与所述第一隔板和所述活塞侧壁一起限定第二腔室，吸气入口穿过该第二隔板。
所述第一隔板优选地包括支撑在所述活塞相对端内的空心壳体，所述吸气入口包括位于所述活塞套和所述空心壳体之间的环形气流通道，而所述空心壳体的入口具有通过所述环形气流通道的开口。
所述空心壳体的入口优选地包括共振管，并且所述共振管的长度和面积以及所述空心壳体的内容积被优选地选择从而提供亥姆霍兹(Helmholtz)共振器，该共振器被调谐成可去除以其他方式表现出来的频率分量。
在所述压缩空间中优选有固定在所述活塞端部的阀部件，所述阀部件在气体压力和动态力的作用下自运行，而穿过所述第一隔板的所述通道和/或围绕所述环形窄部的所述环面具有所选定的长度和面积，从而在活塞开始压缩冲程时提供压缩脉冲。
所述活塞杆优选地延伸到所述活塞之内，并且所述空心壳体优选地被支撑在所述活塞杆上，不与所述活塞套接触，从而使得所述环形气流通道环绕着所述空心壳体。
所述活塞杆优选地连接到所述活塞的所述封闭端，所述第一隔板从所述活塞杆延伸到所述活塞套的内表面，并且被配置成可传送横向负载，但是隔离方位变化。
对于本领域技术人员来说，在不脱离附加权利要求所定义的本发明的范围的前提下，可以提出许多结构中的变化以及本发明的不同实施例和应用。这里的公开和说明完全是说明性的，而不是为了做任何意义上的限定。
本发明存在于前述的结构，同时具有下文中所给实例的结构。
附图说明
图1是根据专利WO 02/35093的现有技术中的线性压缩机从上方看时的部分分解图。
图2是没有压缩机顶部的图1中压缩机的放大分解图。
图3是图1中压缩机的压缩机顶部的分解图。
图4是图1中压缩机去除了密封外壳的侧剖视图。
图5A是示出与根据这里的一个发明所采用的流体动力轴承相关联的各种参数的图表。
图5B是活塞和汽缸壁的侧剖视示意图，活塞外形根据这里的一个发明作出了修改。
图6是活塞和气缸壁的侧剖视示意图，活塞外形根据图5B中发明的可选实施例作出了修改。
图7是化学加工电镀槽的剖面，示出图5B中发明的优选实施例的形成方法。
图8是根据这里另一个发明的一个实施例的位于活塞和活塞杆之间的挠性连接的侧剖视图，其包括支承活塞套上的圆盘和O形环。
图9是根据这里发明的一个实施例的位于活塞和活塞杆之间的挠性连接的侧剖视图，其包括在活塞套内表面和连接杆之间延伸的膜片。
图10是根据这里发明的一个实施例的位于活塞和活塞杆之间的挠性连接的侧剖视图，其包括挠性接头。
图11是根据这里发明的一个实施例的位于活塞和活塞杆之间的挠性连接的侧剖视图，其包括球接头。
图12是根据这里发明的一个实施例的位于活塞和活塞杆之间的挠性连接的侧剖视图，其包括支承在活塞顶部的悬臂延展部分上的O形环。
图13是根据这里的另一个发明的一个实施例，包括螺旋弹簧支撑结构的被封装的压缩机的部分横截面的侧视图。
图14是示出根据这里的发明的另一个实施例的被封装的压缩机(外壳上半部被移除)的透视图。示出了螺旋弹簧支撑结构。
图15是根据这里的另一个发明的优选实施例，活塞的顶端以及包括封闭阀板的汽缸首端的侧剖视图。
图16是根据这里的另一个发明的活塞面的视图。
图17是根据这里另一个发明一个实施例的多阀平面阀部件的俯视图。
图18是根据这里另一个发明一个实施例的多阀平面阀部件的俯视图。
图19A是根据这里另一个发明一个实施例，提供不同通道长度的多路排气通道的汽缸盖的端视图。
图19B是图19A中汽缸盖的透视图。
图20是根据这里的发明的另一个实施例，包括多排气口和多阀平面阀部件的阀板的视图。
图21是示出通过图19A的实施例的执行使排气腔中的压力平滑化的压力对时间曲线图。
图22是根据这里的另一个发明的一个实施例的多阀平面阀部件的俯视图。
图23是根据这里的另一个发明的平面阀部件的俯视图。
图24是根据这里的另一个发明的平面阀部件的俯视图。
图25示出图24中平面阀部件的偏转的优选模式。
图26是刚度对偏转曲线的图，示出图24中的直接固定到支撑面上的阀部件的不断增加的刚度。
图27示出有缺点的偏转模式，该模式经常会导致图27中示出的阀部件的不太优选的形式。
图28是示出根据这里的另一个发明的一个实施例的被封装的压缩机的侧剖视图。
图29是根据这里的另一个发明的另一个实施例的被封装的压缩机的侧剖视图。
图30是根据这里的另一个发明的优选实施例，包括吸气通道和调谐消声器的活塞的侧剖视图。
图31和图31A至31D示出了图30中的活塞的不同结构的作用。
图32是根据这里的另一个发明的优选实施例的电连接通道的图形表示，是通过扩大移位的模式示出的。
图33是示出沿着图32中电线的通道的各位置处的弯矩的弯矩图表。
图34是图32中的电连接通道的优选实施例的侧视图。
图35是包括根据图34的电连接的压缩机的透视图。
图36示出根据这里的另一个发明的排气腔室的优选实施例。
图37是示出根据这里的另一个发明的优选实施例的螺旋弹簧支撑结构的被封装的压缩机(外壳上半部分被去掉)的部分剖切侧视图。
图38是示出为传送弯矩而安装螺旋弹簧末端的安装方式的侧剖视图。
具体实施方式
现有技术中的压缩机实例的一般结构
本申请包括所研制的涉及到线性压缩机和自由活塞机械的多个发明。每个发明都可能适用于各式各样的压缩机结构，例如，但并不局限于，这里所描述的以及现有技术中公知的压缩机结构。这里所公开的改进结构并不都适用于所有类型的压缩机。例如涉及到气体轴承性能的改进结构对于使用气体轴承的压缩机就更为有用，而涉及到主弹簧和其与活塞的连接的改进结构对于没有这种连接弹簧的斯特林循环(Stirling cycle)压缩机就没有用途。
为了将本发明定位在合适的背景下，首先参照图1到图5对专利WO 02/35093中所公开的压缩机的结构和配置进行说明。这是为了方便起见，并不表示本发明仅适用于这一种配置，而是每种改进结构都可以适用于这种一般形式的压缩机。
参照图1，压缩机包括活塞1003，1004，活塞1003和1004在汽缸膛1071内做往复运动，并且对一种工作流体进行操作，该流体被交替地从汽缸首端的压缩空间吸入和排出。连接到汽缸的汽缸盖1027封闭汽缸膛1071的开口端，从而形成压缩空间，并且汽缸盖1027包括入口阀1118和出口阀1119，以及相关的歧管。压缩工作气体通过出口阀1119从压缩空间排出，进入到排气歧管。排气歧管引导压缩工作流体进入到汽缸1071周围的冷却套管1029中。排气管1018从冷却套管1029开始，并且从密封外壳中出来。
汽缸外壳和套管1029整体地形成一个单一的实体1033(例如一个铸件)。套管1029包括一个或多个开口的带端部的腔室1032，这些腔室大体上与汽缸1071的往复运动轴对齐并围绕在汽缸1071周围。开口的带端部的腔室1032被(通过汽缸盖组件1027)充分地封闭从而形成套管空间。
线性电动机包括一对相对的定子部件1005和1006，该对定子部件与汽缸体1033刚性地连接。
在汽缸1071内往复运动的活塞1003，1004通过弹簧系统连接到汽缸组件1027上。在压缩气体的附加弹力作用下，活塞1003，1004在其自然谐振频率或接近于自然谐振频率的频率下运行。弹簧系统的主要弹簧元件是主弹簧1015。活塞1003，1004通过活塞杆1047连接到主弹簧1015。主弹簧1015与从汽缸体1033延伸的一对支腿1041连接。该对支腿1041，定子部件1005，1006，汽缸体1033以及汽缸盖组件1027共同组成在讨论弹簧系统时提及的汽缸部件1001。
活塞杆1047将活塞1003，1004连接到主弹簧1015上。活塞杆1047是刚性的。活塞杆具有多个永久磁铁1002，这些磁铁沿着活塞杆按一定距离间隔开，并且活塞杆形成线性电动机的电枢。
为了降低活塞1003，1004和汽缸1071之间的摩擦负载，特别是为了减少所有横向负载，活塞杆1047与主弹簧1015和活塞1003，1004弹性和挠性连接。特别是在活塞杆1047和主弹簧末端1048之间设有弹性连接，该弹性连接采用主弹簧1015上的过压成型按钮1049和活塞杆1047之间的熔融塑料连接的形式。在其另一端，活塞杆1047包括一对间隔一定距离的圆法兰盘1003，1036，该对法兰盘配合在活塞套1004的内部，从而形成活塞。法兰盘1003，1036与活塞杆1047的一对铰链区1035，1037串联并且与该对铰链区交错。该对铰链区1035，1037被形成为具有彼此成直角的主弯曲轴。
在主弹簧末端1048，活塞杆1047由其与主弹簧1015之间的连接径向支撑。主弹簧1015被配置成使得其为往复运动作准备，但是充分地阻碍任何横向运动或与汽缸内活塞的往复运动方向相横向的运动。
包括汽缸部件的组件并不是刚性地安装在密封外壳内部。除了与外壳的支撑连接以外，即：排气管1018、液体制冷剂注射管1034以及后支撑弹簧1039，该组件在活塞的往复运动方向上自由移动。排气管1018和液体制冷剂注射管1034中的每一个以及后支撑弹簧1039都被形成为在汽缸内活塞的往复运动方向上特征已知的弹簧。例如管道1018和1034可以形成为与它们的穿过密封外壳1030的端部相邻的平面涡卷弹簧或螺旋弹簧。
总的往复运动是活塞1003，1004和汽缸部件的运动总和。活塞1003，1004在汽缸内由空气静力气体轴承径向支撑。压缩机的汽缸部件包括汽缸体1033，该汽缸体具有通过其中的汽缸膛1150，以及汽缸膛1150内的汽缸衬套1010。汽缸衬套1010可以由适当的材料制成从而减小活塞磨损。例如其可以由纤维增强塑料合成物制成，例如带有15％的PTEE的碳纤维增强尼龙(也是活塞杆与活塞套的优选材料)，或者可以是具有其中的石墨片自身润滑效应的铸铁。汽缸衬套1010具有通过其中的开口1031，从其中的外侧圆柱面1070延伸到其中的内膛1071。活塞1003，1004在内膛1071中移动，并且这些开口1031形成气体轴承。压缩气体的供给是通过一连串的气体轴承通道补充到开口1031。气体轴承通道在另一端通向气体轴承补给歧管，该补给歧管被形成为汽缸村套1010周围的环形腔室，位于在村套1010和汽缸膛1071之间的首端。气体轴承补给歧管又由压缩机顶端的压缩气体歧管通过小型补给通道1073来进行补给。
气体轴承通道被形成为汽缸衬套1010的外壁1070中的凹槽1080。这些凹槽1080与另一个汽缸膛1071的壁结合形成通向开口1031的封闭通道。
气体轴承凹槽1080沿着螺旋通道延伸。根据通道的优选截面积选择各个通道的长度，可以被选择为易加工的(机械加工，或者可能通过另外的形式例如精密模塑)。
定子的每个部件1005，1006都携带着一个绕组。定子的每个部件1005，1006被形成为在中心电极周围携带有绕组的“E”形定子冲片。绕组通过塑料筒管与定子冲片绝缘。
汽缸部件1001将带有相关冷却套管29的汽缸1071、汽缸盖1027以及线形电动机定子部件1005，1006组合成彼此刚性连接。汽缸部件1001结合了主弹簧1015、排气管1018以及液体注射管1034的安装点。汽缸部件1001同样承载着用于主弹簧1015的汽缸部件连接的座架。
汽缸和套管体1033具有上部和下部安装支柱1041，该支柱从远离汽缸盖的末端延伸出来。弹簧1015一端包括一个刚性安装条1043，用于连接到汽缸体1033。在下面将要说明该弹簧的优选形式。一对横向延伸的接片1042从安装条1043延伸出来。汽缸体1033的上部和下部安装支柱1041中的每一个都包括用于一个接片1042的安装槽或插孔1075。一旦越过插孔1075中所设的凸出部分或倒钩1078，接片1042就被扣在倒钩1078的垂直面1079和垂直面1083之间，垂直面1083形成插孔1075的端面。
每个支柱1041的内表面1076具有从插孔1075中延伸出来的轴向槽1028。活塞连接杆1047上向外延伸的接片1130运行时在轴向槽1028内做往复运动。
箝位弹簧1087具有通过其中的中心开口1088，从而使得该弹簧可以配合在一对安装支柱1041上。箝位弹簧1087具有与每个安装支柱1041相关的向后延伸的支柱1089。这些支柱1089的自由端1090在安装支柱1041的外插孔1084内滑动，并且形状足够小从而通过外部插孔1084和内部插孔1075之间的轴向开口1086。在主弹簧安装条1043的接片1042到达其在安装支柱1041的内插孔1075中的位置后，这些自由端1090压靠接片1042，并且将它们保持靠到相应的倒钩1078的垂直面1079上。箝位弹簧1087在有负载的条件下的保持力提供相对于接片1042的预定的预加负荷。
箝位弹簧执行安装定子部件1005，1006的并行任务。箝位弹簧1087包括在其每一个侧面区域1092中的定子部件箝位表面1091。
汽缸体1033包括一对凸出的定子支撑块1055。
处于适当位置时，电动机部件之间的自然吸引力会将定子部件1005，1006朝着彼此拉。气隙的宽度是通过分别相对于安装块1055的外缘1040，1072和相对于箝位弹簧1087的垂直台阶1057的定位来保持的。为了将定子部件1005，1006另外地在垂直方向定位，每个安装块1055的(定子接合表面)都包括位于其外缘上的槽口1057，该槽口在垂直方向与“E”形定子冲片的尺寸相匹配。
定于部件1005，1006电连接至电源接头1017。电源接头1017穿过密封外壳1130中的开口1019与之配合。
汽缸体1033的开口端被压缩机顶端1027封闭。压缩机顶端因此封闭汽缸1071的开口端，以及汽缸1071周围的冷却套管腔室1032的开口端。在总的形式上，汽缸盖1027包括一叠四个板1100到1103，以及吸气消音器/进气歧管1104。
法兰盘1135的面上设有环形插孔1133。向外延伸的叶形槽1137，1138分别作为排气管1018和回流管1034的端口。
在汽缸体1033中的三个腔室之间提供了出口。
第一顶板1100安装在环形插孔1133内汽缸体1033的开口端的上面。
第二顶板1101安装在第一顶板1100的上面。第二顶板1101的直径大于顶板1100的直径，并且可以由钢铁、铸铁或烧结钢制成。顶板1101的面积要大于顶板1100所安装的插孔的面积。顶板1101紧靠在法兰盘的面上，并且将顶板1100按压在插孔上。顶板1101具有围绕其周边隔开的开口1139，使得螺钉的螺纹部分可以自由地通过。
第二顶板1101包括与开口1110对齐的压缩气体排气口1111。它还包括与第一顶板1100中的开口1115对齐的另一个开口1117。
顶板1101的一部分封闭了顶板1100的汽缸开口1116。进气端口1113和排气端口1114通过顶板1101的该部分。弹簧钢进气阀1118被紧固到顶板1101的一个面上覆盖进气端口1113。进气阀1118的底部夹在顶板1100和顶板1101之间，并且其位置通过钉销1140固定。弹簧钢排气阀1119连接到顶板1101的另一个面上覆盖排气端口1114。排气阀1119的底部夹在第二顶板1101和第三顶板1102之间，并且通过钉销1141固定。排气阀1119安装在第三顶板1102的排气歧管口1112以及在第四顶板1103上形成的排气歧管1142内，并且在其中运行。进气阀1118位于(远离其底部)汽缸压缩空间内，并且在其中运行。
第三顶板1102安装在汽缸内的环形插孔1143内部，面对着第四顶板1103的面1144。顶板1102是相对柔韧的，并且用作垫圈，在第四顶板1103和第二顶板1101之间被压紧。
气体过滤器1120从插孔1145接收压缩制冷剂，并且通过第一和第二顶板中的孔1146，1147将其传送到气体轴承补给通道1073。
穿过第三顶板1102的进气口1095与第二顶板1101中的进气端口1113和穿过第四顶板1103的进气端口1096对齐。第四顶板1103的面1098上的锥形或截头圆锥形的进气口1097通向进气端口1096。进气端口1096被吸气消音器1104封闭。吸气消音器1104包括制冷剂进气通道1093，该通道从封闭的进气歧管空间延伸出来，开口在远离汽缸体1033的方向上。由于压缩机位于其密封外壳内，延伸穿过密封外壳的进气管1012的内部凸出部分1109延伸进入进气通道1093内，具有充分间隙。
液体制冷剂是由冷却系统中冷凝器的出口供给，直接进入到汽缸周围的冷却管道腔室1032内。所排出的最新压缩的制冷剂在通过排气管道1018离开压缩机以前，进入到腔室中。在腔室1032内，液体制冷剂从压缩气体和汽缸体1033周围的壁以及汽缸盖1027中吸收大量的热，从而汽化。
将液体制冷剂引入冷却管道使用的是一种被动配置。从液体回流管1034进入到冷却管道空间的出口紧邻处产生压力较低的小块区域。已经过做说明，这个压力较低的小块区域是通过压缩气体的气流经由顶板1100中的压缩气体开口1110流动到管道内而产生的。轻微惯性抽气效应是由液体制冷剂回流管1034在其长度方向上的往复运动引起的。
主弹簧是由圆截面琴用钢丝形成的，该钢丝具有很高的疲劳强度，不需要后续磨光。
主弹簧采用扭成双螺旋的连续环路的形式。
形成弹簧1015的一段钢丝的自由端固定在安装条1043内，其中该安装条1043带有用于安装到一个压缩机部件的接片1042。弹簧1015具有用于安装到活塞部件的另一个安装点1062。
线性压缩机通过吸气管1012接收低压的汽化制冷剂，并且通过排气短管1013排出高压的压缩制冷剂。在冷却系统中，排气短管1013通常连接到冷凝器上。吸气管1012被连接成从一个或多个蒸发器中接收汽化制冷剂。液体制冷剂输送短管1014从冷凝器中接收浓缩制冷剂(或者从蓄液池或冷凝器后面的制冷剂管路)，利用前面说明的方式，冷却压缩机。延伸通过密封外壳的加工处理管1016同样被包括进去用于抽空冷却系统和装载选定的制冷剂。
本发明详细说明
气体轴承使用线性压缩机产生的某些高压气体。因此使进入到轴承中的气流最小化是有益的。但是轴承端口所产生的力是粗略地与通过其中的气流量成比例的。端口的力同样要受到向下的蒸汽压力的影响，该压力在线性压缩机的首端附近有较大的变化。
气体轴承的另一个特性是在于其具有比较慢的响应时间，因此适应所施加力的变化可能需要1或2秒的时间。这相当于压缩机的50到200个冲程，从而有可能使活塞/汽缸接触不时发生，在吸气冲程开始时尤其如此。
根据这里的一个发明，这些问题是通过结合使用液力(滑块)轴承来进行处理的，该轴承将活塞的运动转化为轴承力。这种形式的轴承具有快速的响应，并且其提供的力能使气体轴承力增加。
图5A中示出了二维的滑块轴承，其中流体的楔形部分在速率U的合适角度上产生了轴承力F。该力可以由下式近似地计算出来：
P t = 6 · μ · U · L ( b 1 - b 2 ) 2 · [ ln ( b 1 b 2 ) - 2 · ( b 1 - b 2 b 1 - b 2 ) ] - - - ( 1 )
F＝Pt·w·L    (2)
其中Pt是滑块轴承所产生的横向压力，μ是流体的粘滞度，U是移动部件的速率，L是锥体的长度，b1是锥体前端的间隔，b2是锥体后端的间隔，w是轴承的宽度(也就是在与图5A的平面垂直的方向上的宽度)。
在本发明的优选实施例中，如图5B所示，楔形是通过使活塞5000的末端5008变尖而形成的。然后除非活塞在汽缸5004的中心线5002上被偏移(一定的距离e)，在一个侧面上的力要被另一个侧面上的力所平衡。通过这个偏移量，轴承5006所产生的中心力Fp由下面的近似公式计算出来。
b 1 = D - d 2 + a + e - - - ( 3 )
b 2 = D - d 2 + e - - - ( 4 )
b 3 = D - d 2 + a - e - - - ( 5 )
b 4 = D - d 2 - e - - - ( 6 )
P t = 6 · μ · U · L ( b 1 - b 2 ) 2 · [ ln ( b 1 b 2 ) - 2 · ( b 1 - b 2 b 1 + b 2 ) ] - - - ( 7 )
P b = 6 · μ · U · L ( b 3 - b 4 ) 2 · [ ln ( b 3 b 4 ) - 2 · ( b 3 - b 4 b 3 + b 4 ) ] - - - ( 8 )
fp＝0.7·D·(Pb-Pt)·L
其中：b1是轴承5006前端在由于偏移而间隔较大的侧面的间隔；b2是在与b1相同侧面处活塞与汽缸壁的正常间隔；b3是轴承5006前端在由于而偏移间隔最小的侧面的间隔；b4是在与b3相同侧面处活塞与汽缸壁的正常间隔；D是汽缸的直径；d是标准活塞直径；e是活塞轴5010与汽缸轴5002的偏移量；Pt是轴承在间隔增加的侧面所产生的压力；Pb是在间隔减少的侧面所产生的压力；μ是流体的粘滞度，U是活塞相对于汽缸的运动速率；L是轴承的轴向长度；a是锥体或台阶的径向深度。
这种方法在活塞的首端特别有效，在该位置气体轴承由于压缩冲程期间压力差减少，有效性会降低。
在起动时，气体轴承还没有足够的供给来进行有效的运行，台阶或锥体可以阻止“内循环”活塞/汽缸接触。活塞一开始移动，轴承就产生上升力。
从等式(1)中可以得出当楔形高度a等于间隔b1时，滑块轴承上产生了最佳的力。这里所述类型的线性制冷压缩机在径向间隔3微米和8微米之间时性能最佳，所以上述的关系意味着使用大约5微米的锥体。这些图并不是按比例画的，而且台阶或锥体以及间隔的相对尺寸被很大程度地进行了放大。
这种深度的锥体是很难使用常规的工具与活塞轴同轴加工。如果锥体转化为台阶(例如：图6中的6002)，加工就会容易一些。如果锥体转化为台阶，滑块轴承的作用仍然是显而易见的。
同样如图6所示，除了在活塞首端之外，还可以在活塞后端，或者在活塞后端而不是在活塞首端，提供锥体或台阶6002。由于在这些位置的主要压力差，相信在这些位置将不会像在活塞首端的轴承那样十分有效。但是，由于活塞末端的锥体不影响气体轴承的压缩容量或运行，产生的上升力的正增益可以是有益的。
已经发现如果台阶是由化学加工来形成，台阶表面就与活塞的其余部分保持同轴。化学加工包括将活塞末端浸入到电解液中，从而慢慢地腐蚀掉活塞表面。腐蚀可以通过提供酸类的电解液来实现，例如高度浓缩的盐酸HCl.或者可以通过电化学腐蚀在电化学腐蚀的情况下，重要的是腐蚀作用要均匀地在活塞周围发生。由于活塞的末端浸在电解液中，这可以通过提供与活塞同轴的圆形或环形阳极来便利地实现。
参照图7，图中示出一个可能的实施例，其中活塞7004被放低浸入到电解液池7002中。电解液池容纳在电解槽7000中。在活塞7004和电解槽7000之间施加一个电势7010。因此活塞7004成为阴极，而电解槽7000成为阳极，并且活塞的表面被慢慢地腐蚀。
在本发明的一个优选实施例中，活塞外表面具有硬铬镀层。化学加工整个发生在覆盖层或电镀层内。例如，电镀层或覆盖层按50μm厚度量级做成，而腐蚀的最大深度将大约为5μm。
在我们的优选实施例中，由于活塞直径大约为25mm，而活塞长度大约为50mm，我们提议在活塞首端的活塞圆柱形表面上的台阶长度为10mm。台阶也可以设在活塞的另一端，如图6中所示的台阶6002那样。
根据本发明的另一个方面，也有可能使用化学加工来制作渐变锥体。特别地，参照图7，活塞7004的末端浸入到电解液内，浸入的深度与要产生的锥体长度相符合。活塞被支撑从而缓慢地从槽中撤回来。例如，钢丝7006可以绕在缓慢旋转的主轴7008上，从而将活塞从槽中提出来。活塞是逐渐地退出的，从而使得浸入在溶液中的时间长度根据沿着锥体的位置的不同而变化(优选为线性变化)，锥体的活塞端被浸没一定时间从而产生了完整的锥体深度，而锥体的末端仅仅是短暂地浸没。浸没状态取决于物质的不同。例如活塞末端可以逐渐插入或在电解液中缓慢地往复运动。
前面已经说明，我们的优选压缩机结构在弹簧和活塞之间的连接杆上具有磁铁。为了使其有效工作，我们发现杆应该是刚性的，并且应该通过一种方式挠性地安装在一端或两端，从而使其可以通过旋转形成与轴向行程线成一个夹角，从而无需考虑活塞杆的角度误差就可以轴向对齐活塞。这在活塞杆上没有电枢的压缩机中是很有优势的。
这里的另一个发明是活塞与活塞杆的连接，其中加在活塞上面的负载被配置成使得横向负载施加在远离活塞端部的位置上。轴向负载直接被传送到活塞顶部。该连接允许活塞与活塞杆之间与活塞往复运动轴相横切并且均匀围绕该轴具有转动灵活性。这具有下列优点，即不会促使汽缸中的活塞倾斜，并且使气体轴承或其它润滑更有效地工作。
图8示出提供活塞杆和活塞之间的挠性连接的一种配置，该连接在远离活塞末端的位置施加横向负载。
活塞8002具有圆柱形壁8006，并且在一端被顶部8009封闭。挠性杆8001的一端被固定到活塞8002的顶部8009。挠性杆8001的另一端被固定到活塞杆8000。挠性杆在轴向是刚性的，但是在横向是挠性的。例如，其可以是窄标距的高强度琴用钢丝。支撑8004从活塞杆8000的正面延伸出来。支撑8004优选地采用圆柱形竖立构件(up stand)的形式。圆盘8005从圆柱形竖立构件8004的开口端延伸出来，作为环形法兰盘。圆盘8005延伸接近活塞圆柱形侧壁8006的内表面。在圆盘8005的外缘与圆柱形侧壁8006的内表面之间提供有轴承。该轴承在调节活塞8002与活塞杆8000之间出现的微小方向变化的同时，必须要传递横向的力。轴承在优选的形式上包括插入在圆柱形侧壁8006的内表面和圆盘8005的外缘之间的轴承材料。优选采用O形环8007的形式，该环放置在圆盘8005的面向外部的环形通道8008上。O形环可以包括弹性材料，例如90A肖氏硬度的丁腈橡胶，或者干轴承材料，例如未填充的PTFE聚合物。弹性材料可以通过O形环材料的挠性调节细微的相对运动。干轴承材料可以通过干轴承材料表面和活塞侧壁8006的内表面之间的低摩擦滑动作用调节相对运动。弹性材料具有比刚性的干轴承材料更容易处理装配中的细微变化的优点。但是干轴承材料提供了到活塞的更大刚性负载传递。
图12示出提供活塞杆和活塞之间挠性连接的一种配置，该连接向远离活塞末端的负载线12020施加横向负载，该配置包括支承在顶部悬臂上的O形环。
在图12中，活塞12002具有圆柱形侧壁12006，并且其一个末端被顶部12009封闭。挠性杆12001的一端固定在顶部12009上。挠性杆12001的另一端固定在活塞杆12000上。支撑12004从活塞杆12000的前端延伸出来。支撑12004可以采用圆柱形竖立构件的形式。悬臂12010从活塞顶部12009的内表面延伸出来。悬臂12010可以采用圆柱形竖立构件的形式。悬臂12010的末端12015与支撑12004的末端12012柔性结合。该柔性结合被配置成将横向力传送到悬臂12010的末端12015，但是允许活塞与活塞杆的相对时发生变化。优选实施例包括位于悬臂12010外部环形槽12011中的O形环12013。O形环12013抵靠在支撑12004的末端12012面向内的表面上。O形环优选地由比较柔软的弹性材料形成，例如，丁腈橡胶或氟橡胶，例如Du Pont公司提供的VitonTM A或VitonTM B。该面向内的表面优选地具有近似的球形形状，其直径与O形环的外径相匹配。本实施例的其他变化包括将接合配置反转，使悬臂端围绕着支撑的末端。
图9示出提供活塞杆和活塞之间的挠性连接的另外一种配置，该连接向远离活塞末端的负载线9020施加横向负载。该配置包括在活塞套的内表面和连接杆或与连接杆周围的套之间伸展的膜片。
图9中的配置是图8中配置的进一步修改。活塞9002具有圆柱形侧壁9006，并且其一端被顶部9009封闭。挠性杆9001的一端固定在顶部9009，而另一端固定在活塞杆9000。支撑9004从活塞杆9000的前端延伸出来。支撑9004优选地采用圆柱形竖立构件的形式。膜片9003从支撑9004的外表面9012延伸到圆柱形侧壁9006的内表面9010。膜片优选为薄金属圆盘，其中心具有一个孔。支撑9004穿透圆盘中心的孔。圆盘的外缘连接到圆柱形侧壁的内表面9010。圆盘优选地包括与支撑9004接合的内圆环形接合件，以及与侧壁9006的内表面接合的外圆环形接合件。每个接合件都优选为紧紧地安装在各自的表面上。膜片有效地将横向负载传送到负载线9020上的圆柱形侧壁8006。传输是通过在一侧上圆盘压缩而在另一侧上圆盘拉伸相结合来进行的，如果膜片在压缩侧表现出任何弯曲的趋向，其就要受到拉伸力的控制。然而薄膜的薄度允许面外变形，因此允许活塞和活塞杆的相对支承的变化。
图10示出提供活塞杆和活塞之间挠性连接的一种配置，该连接向远离活塞末端的负载线10020施加横向负载。该配置包括“踝”接合面。
在图10的配置中，活塞1020具有圆柱形侧壁10006，并且被顶部10009封闭。悬臂10001从顶部10009的内表面延伸出来。支撑10004从活塞杆10000的前端延伸出来。弹性体块10007连接到悬臂10001和支撑10004。弹性体10007优选地通过胶接与悬臂和支撑中的每一个连接。弹性体块的变形允许活塞和活塞杆的相对支承的变化。然而由于其同样减少了活塞和活塞杆之间连接的轴向刚度，该实施例与这里所述的其它实施例相比较，并不是优选的。弹性体块可以是，例如，氟橡胶，例如Du Pont公司提供的VitonTM A或VitonTM B。另一个弹性连接作为弹性体块的一个可选择方案，在悬臂和支撑之间可以是连续的。例如，可以在相应部件的任一端固定长度短、直径小的弹簧钢丝。钢丝可以通过下列方式固定，例如，通过联结到部件上的浅钻孔，或通过在钢丝的端部铸造一个或另一个部件。
图11示出提供活塞杆和活塞之间的挠性连接的一种配置，该连接向远离活塞末端的负载线11020施加横向负载。该配置包括“髋”接合面。
在图11的配置中，活塞11002具有圆柱形侧壁，其被顶部11009封闭。悬臂11001从顶部11009的内表面延伸出来。支撑11004从活塞杆11000的前端延伸出来。在悬臂11001和支撑11004之间设有球接头和插座接头。球接头和插座接头允许活塞和活塞杆的相对支承的变化。通过球接头和插座接头施加的横向负载在活塞11002上与球接头中心相匹配的纵向位置具有有效负载线11020。图示实施例中，在悬臂11001的末端设有球体11008。在支撑体11004的末端提供有相应的插座。在合适的低摩擦轴承材料，例如PTFE制成的套管11006中，优选地设有插座11007。
将吸气阀定位在线性压缩机的活塞末端是有一定优势的。这是可以实现的，因为活塞通常是中空的，不会被活塞销阻断。如前面所讨论的，许多现有技术线性压缩机设计包括穿过活塞的吸气阀。
当常规吸气阀开始开启时，施加在其上面的唯一的力是由于穿过此阀的压差而产生的。根据牛顿定律，这个力(小于10kPa)使吸气阀加速。这个加速力最终被吸气阀位移所引起的弹力增加(通常是线性增加所平衡)，所以吸气阀保持开启的状态，直到通过吸气阀的气流停止，并且压差值下降到零。然后吸气阀由于弹力的作用加速向其底座移动。
当吸气阀位于移动的活塞面上时，由于现在有一个加速的“参照系绕”，上面的分析就变得更加复杂。这就意味着由于压力差值而产生的力，被吸气阀上因为活塞的加速度而产生的惯性力所增强或抵消。
在以小于最大工作容量的容量下运行的线性压缩机中，当惯性力与压差力的方向相反时，吸气阀既可开启又可关闭。(这种情况的出现是因为在上止点有很大的间隙容积，并且在截留在间隙容积中的高压气体达到吸气压力之前，该间隙容积容纳了远离TDC的相当大一段距离的活塞运动。在活塞停止运动并且在下止点反向之前，这段距离的运动将活塞带到其开始减速时的位置。)因此对于所有的阀开启时间，惯性力限定了阀开启的量。
根据这里的一个发明，活塞具有多个穿过顶部的进气端口。
参照图15，图中示出本发明的一个优选实施例，其中活塞包括活塞套15002和活塞顶部15004。活塞顶部15004可以与活塞构成整体(例如活塞套和活塞顶部可以由实心坯，或者由铸件加工)，或者活塞顶部可以与活塞套分开形成，并且焊接或粘结到合适的位置。例如活塞顶部可以由钢坯加工，而活塞套是由无缝钢管冲切而成的，随后将这两个部件熔合在一起。活塞顶部包括多个进气端口15006。如图16所示，多个进气端口15006在环形阵列形式分布在活塞顶部的圆周上。一连串的辐条16002将端口15006分隔开来，并且将顶部的毂16004与顶部的圆周16008连接。虽然这是优选实施例，但是该实施例可以在其加工的配置上进行重要变化。例如辐条可以直接连接到活塞套上。优选地提供单一的平面阀部件以覆盖所有的端口15006。该单一平面阀部件可以与同这里的更多发明相关的进一步说明的一个实施例相一致。平面阀部件15008的中心可以固定在活塞顶部的毂部分16004上。例如可以用铆钉15010穿过平面阀部件15008和活塞顶部的中心孔16010固定。阀部件的毂可以紧密地连接到顶部，或者可以具有允许毂向顶部移动和远离顶部移动的一种连接。
在相同工作容量的现有技术压缩机(小于15cc)中，与申请者所知道的配置相比较，多个进气端口可提供一个得到很大增加的开口面积。发明人认为，增加阀开口区域，使其超过以前人们认为足够使气流自由流动的开口面积，事实上能大幅改善性能。他们认为这应归因于在自由活塞线性压缩机中盛行的大不相同的运动，而不是由于在曲柄驱动压缩机中盛行的近似简单谐波运动。
根据这里的另一个发明，我们认为在具有穿过活塞的进气端口的这种配置中，顶端不需要通过汽缸盖来对吸气进行路由(route)。在本发明中，顶端阀板具有多个排气端口，这些端口利用进气阀和支管所不需要的空间。
参照图15，汽缸优选地由圆柱形侧壁15012限定，该侧壁的一端被阀板15014封闭。在阀板15014和汽缸侧壁15012末端之间插入一块垫圈15016。正如要进一步讨论的，垫圈15016优为热绝缘体。根据现在所讨论的发明的优选实施例，阀板15014包括多个排气端口15018。优选地提供有相当数量的排气端口，并且在优选实施例中，提供有至少四个，优选为六个或七个端口。设有阀用来封闭排气端口15018。阀优选地包括悬臂片簧阀，更优选地为单一平面阀部件15020的一部分。平面阀的优选形式将联系其它发明在下面讨论。平面阀部件可以对中地固定在阀板15014上。
根据这里的另一个发明，通过轻微地改变多阀配置中每个阀的固有频率，使得每个排气阀有不同的关闭时刻。由于关闭时间不是同时的，使得排气脉冲变得平滑，并且引起的噪音较少。改变每个阀的固有频率可以通过许多方式实现，这取决于阀的构造。对于悬臂片簧阀，固有频率取决于质量和刚度分布，阀固定到阀板的方式以及在阀后是否有任何阀制动器及其形式。在真正平的阀中，可以通过选择阀头的不同尺寸，使该阀具有不同的固有频率，其中阀头尺寸较大表示质量较大，响应较慢。可选择地或另外地，各阀的弹簧部分的宽度可以各不相同，弹簧部分较窄表示刚度较低，响应较慢。可选择地或另外地，平面阀部件可以某种方法夹在阀板上面，从而改变阀的悬臂长度，其中较短的长度提供较快的响应。质量和刚度同样受到其它变化的影响，例如材料的裁切或材料的增加。此外，可以提供阀的托架，当阀开启时，该托架的设计可以改变每个阀的有效阀刚度。例如，该托架可以提供相对于阀弹簧部分基区的早期制动接触，从而当阀开启时，缩短弹簧部分。这种设计，单独地或与阀设计的其它方面相结合，都可以用来为每个阀提供稍微不同的关闭响应。
参照图17，图中示出六端口平面排气阀17002，该排气阀包括环形毂17004，以及从毂17004延伸的六个径向弹簧部分17006。阀头17008从每个弹簧部分17006的远端延伸。如果该阀部件的所有阀具有一致的运行环境(底座、箝位以及托架)，那么这些阀就可同时关闭。但是，通过改变阀底座、阀箝位或托架，就可以使响应发生变化。
图20中示出和图17中的阀相似的可以提供不同阀响应的阀的实例。阀部件20002包括环形毂20004，其具有多个向外径向延伸的阀以及位于环面中心的一个附加阀。弹簧部分20006的阵列从环形毂20004向外延伸，每个弹簧部分在其远端都具有阀头20008。弹簧部分20010从环形毂20004向内延伸，并且在其远端具有另外的阀头20012。平面阀部件被示出放置在阀板上。虚线表示排气压头的轨迹，该排气压头将阀部件固定在阀板上，并且提供了不同的阀关闭时间，以及不同的排气通道长度(根据在下面描述的另一个发明)。排气压头的轨迹包括曲壁20014和20016，这两个曲壁夹住阀部件20002紧靠在阀板20000上。由于阀部件被固定在其适当位置，每个阀头20008到每一个曲壁20014和20016的外缘之间的距离不是完全相同的。特别地，参照曲壁20014，邻近末端20018的曲壁20014外缘在空间上相对地比末端20020处的曲壁外缘更靠外一些。因此，阀20022弹簧部分的有效长度要小于阀20024弹簧部分的有效长度。阀20022的响应因而要快于阀20024的响应。在图示的实施例中，七个阀中并不是每个阀的关闭时间都不同于其它所有的阀。例如，阀20024和20026的箝位就是大体上相同的，并且这些阀的预期响应是大体上相同的。有可能配置排气压头的箝位轨迹，从而各阀的响应优选地完全不同。
参照图18，图中示出平面阀部件，其中阀响应根据每个阀的弹簧部分的刚度不同而不同。平面阀部件18000包括用来固定到阀板上的环形毂18002。阀头18004被示出从环形毂18002向外径向移位。每个阀头18004通过弹簧部分与毂18002接合在一起。每个弹簧部分的宽度不是完全相同的。在图示的实施例中，每个弹簧部分具有相同的轮廓，但是具有不同的宽度。例如，弹簧部分18010的宽度小于弹簧部分18008的宽度，弹簧部分18008的宽度又小于弹簧部分18006的宽度，弹簧部分18006的宽度小于弹簧部分18016的宽度，弹簧部分18016的宽度小于弹簧部分18012的宽度。这与在弹簧部分系列中刚度增加和响应加快相一致。增加的刚度不需要遵循阀周围的顺序。
图22中示出一种阀，其中阀部件周围变化的响应是不连续的。图22中的阀部件示出响应根据阀的尺寸不同而变化的形式。阀部件22002包括环形毂22004，具有大致上相同轮廓且向外延伸的多个弹簧部分22006。在每个弹簧部分22006的远端形成的阀头22008到22013。阀头22008到22013根据尺寸的增加来标号，因此具有越来越慢的响应。阀的响应要慢于具有较小阀头的阀的响应。阀22002还包括中心阀22014，示出尽可能多地利用顶部空间形成排气口的这个令人满意的特点。
图22中的阀同样包括这里的另一个发明。变化的顶端尺寸使开启响应以及关闭响应各不相同。发明人认为开启响应受阀的质量的影响，因此质量的变化会导致开启速度的变化。虽然所有阀同时开始开启，但是在最初较大阀的开启度要低于较小阀。阀的交错开启还可以通过将阀固定到阀板上来实现，其中排气端口并不是设在同一水平面上(相对于阀元件的平面)。由于阀元件被夹到阀板上，至少一些阀的弹簧部分在阀被关闭时受到预压力。阀的交错开启同样应该使排气压头上的压力脉动变得平滑。
根据这里的另外一个发明，排气端口有长度不同的通道，从而使排气脉动变得平滑。
排气通道被布置成使得每个排气端口和排气压头的出气点之间的长度不同。这在图19A和图19B中示出的实例的排气压头，以及图20和图36的排气压头中做出了说明。
参照图19A和图19B，图中示出可以提供不同长度的排气通道的排气压头的一个实例。在该排气压头中，穿过阀板的排气端口通向基本上环形的气室19018。环形气室是由圆周侧壁19004和中心箝位套管19008来限定的。径向壁19006在侧壁19004和套管19008之间延伸。其与气室交叉，形成两端封死的环形腔室。在腔室的一端设有出气口19002。参考号19010到19015表示排气压头被保持到位时，进入到充气室内的排气端口的大致位置。从排气区19010到出气口19002的通道长度很明显要大于从排气区19011到出气口19002的通道长度，排气区19011到出气口19002的通道长度要大于从排气区19012到出气口19002的通道长度，排气区19012到出气口19002的通道长度要大于从排气区19013到出气口19002的通道长度，排气区19013到出气口19002的通道长度要大于从排气区19014到出气口19002的通道长度，排气区19014到出气口19002的通道长度要大于从排气区19015到出气口19002的通道长度。
这使得到达出气口的脉冲交错，从而减少排气管道中的脉动。例如在图19的排气压头中，通道长度的差值(最大值和最小值之间差值)为60mm，因此在230m/s的较快速度(760kPa，120℃下，异丁烷中的声速)的情况下，在第一和最后的脉冲之间有0.26ms的延时。这大约是相等通道长度设计的上升时间的两倍。
图21示出这些压力脉动中的差别。实线21002是具有相等通道长度时的压力，虚线21004是具有不等通道长度时的压力。不等通道长度设计的较慢上升时间产生较低的频率谐波，该谐波不会激发在相等的通道迹线的衰变区所看到的共振。
图20和36示出同样包括不同排气通道长度的其它排气压头实施例。图20中的配置在上文中已经做了简要的讨论。除了提供不同的阀关闭时刻之外，图20中的配置还具有环形充气室20040。该腔室中的出气口没有示出，但是其优选为位于中心腔室20042的轴向。气流通过侧壁20014和20016的末端20018和20044之间的开口，从环形腔室20040到达中心腔室20042。因此在该配置中，从阀20024和20026到排气出气口的通道长度最大，而从阀20012到排气出气口的通道长度最小。同样可以横向提供出气口通道，通过排气压头侧壁，例如靠近侧壁末端20018和20044之间开口的侧壁。
参照图36，图中示出另一个优选的排气压头，该排气压头具有与图19和图20相似的配置。在该配置中，排气压头包括圆顶锥形外壁36002，该外壁限定基本为锥形的内部空间36004。轴向出气口通道36006从排气压头的顶点延伸。空间36004在内部被径向侧壁36010到36015的阵列和中心环形壁36016划分。环形壁36016限定中央轴向腔室，该腔室通向位于排气压头顶点的出气口通道36006。分隔壁36010到36015限定中央轴向腔室周围的多个外围轴向腔室。在排气端口装配到阀板上时，将通向每个轴向腔室。侧壁36011到36015被压低到环形壁36016的水平面下方。可选地，这些侧壁可以包括位于环形壁水平面下方的槽口。环形壁36016包括靠近径向侧壁36010的槽口36022。径向侧壁36010的高度与环形壁36016的高度相同。排气压头被夹持到阀板上合适位置后，侧壁36011到36015的被压低的水平面限定从外围轴向腔室到中央轴向通道的气流通道。从腔室36023到轴向通道36029的通道长度要大于从腔室36024到轴向通道36029的等效通道长度，从腔室36024到轴向通道36029的等效通道长度大于从腔室36025到轴向通道36029的等效通道长度，从腔室36025到轴向通道36029的等效通道长度大于从腔室36026到轴向通道36029的等效通道长度，从腔室36026到轴向通道36029的等效通道长度大于从腔室36027到轴向通道36029的等效通道长度，从腔室36027到轴向通道36029的等效通道长度大于从腔室36028到轴向通道36029的等效通道长度。轴向腔室还用作排气压头上的消声器。
根据这里的另一个发明，进气端口和/或排气端口装备具有非线性回复力的阀。当阀开启时，刚度增加。这具有不需要制动器来限制阀运动的优点。在其它的设计中需要制动器，以使阀不会受到过重的压力。
这也可以在排气阀中执行，但是我们的排气配置优选形式已经在前面做了说明。图24中示出根据现在所述发明的吸气阀的一种形式。该吸气阀中心具有毂24002，毂上带有多个辐条24004，这些辐条向外延伸到吸气阀末端的连续环24006。该阀优选地具有奇数个辐条。
吸气阀的主要条件使得获取较大的阀位移是非常困难的，因此压力的下降会相对较大，除非阀的周长可以增加。由于增加端口直径会使阀的应力增加，增加阀的周长是很困难的。根据我们的优选实施例，进气端口是穿过活塞顶部的一环形排列的多个端口。图16示出包括此类端口的活塞末端。这个形状保持较低的应力，但是使周长大幅增加。根据这里的另一个发明，优选吸气阀的外围环24006密封以环形排列的端口系列。根据这两个发明，毂24002被固定到活塞上。辐条24004用作阀弹簧。随着阀的开启和辐条24004的偏转，在它们中产生张力，该力受到外围环24006的抵抗。该张力抑制额外的偏差，增加阀的刚度。当阀开口的偏差增加时，所引起的张力增加。
图25中示出(正投影)阀的优选变形模式。在优选的变形模式中，虽然外围环24006在辐条24004所产生的张力作用下可能会变形为轻微的不规则形状或截头圆锥体，但是外围环24006大体上保持平面的状态。毂24002可以被固定到活塞顶部，从而允许或抑制在其中心处弯曲。允许毂中心弯曲的连接与抑制毂中心弯曲的连接相比较，减少了阀的刚度。图26的图表中示出紧密地固定在顶部的这种阀的渐增刚度。该图表将阀的瞬时刚度的值定位在纵坐标26002上，而外围环24006的瞬时开口位移的值定位在横坐标26004上。
人们已经发现，当辐条的数目为偶数时，阀的对称性会导致不合需要的变形模式，在该变形模式中，阀的两个相对侧面趋向于上升到最大，而与其垂直的两个面趋向于上升最小的量或者有时根本不上升。在阀具有较少的奇数数目的辐条的情况下，特别是对于具有三个或五个辐条的阀，是观察不到这个效果(如图27中的正投影所示)的。因此，具有三个或五个辐条的阀是优选的。
参照图23，图中示出对具有毂、辐条和外围环的阀的变化例。在该变化例中，辐条尽管具有径向的长度，还是遵循毂23004和外围环23008之间的弯曲路径。每个辐条23006都具有离毂23004最近的端部23010，和离环23008最近的端部23012。每个端部都优选地合并为大体上在径向方向上的相应的毂或环。在端部23010和端部23012之间的路径上，每个辐条都包括充分精确地在毂23004和环23008之间的空间内延伸的部分23014。根据本发明的阀部件的刚度大大低于图24中所示的阀部件的刚度。但是刚度依然随着位移的增加而增大。
根据本发明的另外一个方面，上文所述的阀进气口可以安装到浮动配置中的活塞面上。阀在主要压力和活塞加速度的作用下移动，而不会发生变形。这就意味着没有用来关闭阀的阀弹簧，但是因为阀的关闭应该在活塞加速度达到峰值的BDC附近发生，在那儿有足够的关闭效应。
如果吸入气体较冷，气体的密度就会增加，因此压缩机就能更有效地抽气，这对于本领域的技术人员来说是众所周知的。因此使吸入气体尽可能地冷却是很重要的。许多探讨冷却气体方法的专利已经公布。例如，US 4960368和US 5039287。
压缩机中的大部分热量是由将气体压入排气压头的热能所产生的(其余的热量来自于电动机)。这种热量中的一部分是通过气体的排放实现的。其余的热量消散到周围的空间，加热外壳，外壳然后将热量散发到周围的环境。
在异丁烷的标准检测条件下(国际标准ISO917“制冷压缩机的检测”)，60kPa和32℃下的吸入气体被压缩为760kPa。如果这是一个等熵过程(适用于高速压缩机的近似法)，那么温度Tdischarge可以通过下式估算出来：
T disch arg e = ( T mlet + 273 ) · [ P disch arg e P mlet ] [ k - 1 k ] - 273
对于k＝1.1的异丁烷，规定110℃的温度。这个高温能加热外壳内的泵周围的气体(壳内气体)。由于该气体在其被吸入泵之前与进入气体混合，在压缩开始时汽缸内的气体温度要大大高于上述的32℃。在某些情况下该温度可能会高达70℃，提供了158℃的等熵排气温度。压缩所做的功由下式建立：
W = [ k k - 1 ] · R · ( T disch arg e - T mlet )
温度的升高使所做的功由125J/g增加到140J/g，或者使抽取相同数量的异丁烷的功率增加12％。
现有技术示出避免这种温度增加的两种途径。直接吸气将进入气体直接地吸收到压缩机的进气端口。在进气管道上提供有小孔，从而使得壳内气体保持与进入气体同样的压力。半直接的吸气口具有通向壳内气体的更大的孔，该孔被设计成允许一部分气流进入进气气流或从进气气流中流出，从而使压力波动最小化，不发生明显的热量或质量传递。这就能克服直接吸气由于吸气过程间歇性引起的速度波动而引起压力大幅下降的缺点。
遗憾的是，在吸气阀位于活塞面上的压缩机中，半直接吸气很难实现。
根据这里的一个发明，我们试图限制从排出气体流动到压缩机附近的热量。
在我们的发明的一个方面，允许吸入气体从与高温盖和排气管道相对的一端进入外壳内。因此在某种程度上将吸入气体与泵首端的高温气体隔离开来是可行的。
根据一个实施例，来自于压缩机首端的气体与在另一端的气体的混合被一个长隔板所限制。图28示出这个实施例。压缩机28002是长形的并且包括首端28004和进气端28006。压缩机被布置在细长形密封外壳28008内，并且优选在外壳内被支撑，从而使得其运动与外壳分离。外壳28008包括吸气进气口28010和排气出气口28012。环形隔板28014被固定在外壳28008内压缩机28002的长度中间的位置。隔板28014优选地位于压缩机的汽缸区域。隔板28014将外壳28008内的气体空间划分为首端气体空间28018和吸气端气体空间28020。在隔板28014和压缩机28002之间设有限定的环形间隙28022，该间隙在压缩机运行时允许其运动。吸气进气口28010通向吸气端气体空间28020。排气出气口28012来自首端气体空间28018，并且通过柔性排气管道28024连接到压缩机排气压头28016。排气管道28024仅从首端空间28018中穿过。在压缩机运行时，吸入气体通过吸气进气口28010进入外壳，并且通过吸气空间28020和活塞主体28028被吸收进压缩空间28026中。该气流由箭头28032表示。气体从压缩空间28026中排出，进入到排气压头28016内的腔室28040中，并且从那里穿过排气管道28024，从排气出气口28012处排出外壳。在该配置中，排出的高温气体仅与压缩机的首端接触，该压缩机接下来将热量排放到周围空间28018中的气体中。通过隔板28014将这些气体充分地隔离，不使其与空间28020中的吸入气体混合。在该配置中，吸入气体的温度比允许吸入气体与汽缸盖周围气体自由混合的情况下的气体温度稍微低一些。
限制气体端对端运动的隔板可以添加到图28所示的外壳内，或者该隔板可以在图29所示的外壳制造过程中，被形成为外壳的一部分。
在图29的实施例中，所示出的容纳在外壳中的压缩机与图28中的压缩机大致相同。压缩机29002是细长形的，并且具有首端29004和吸气端29006。该压缩机布置在细长形外壳29008内部。外壳29008的一端具有第一叶形区29042，另一端具有第二叶形区29044。腰部或颈部29040位于叶形区29042和29044之间。腰部或颈部29040与压缩机的外表面接近，形成窄环面29022以用作压缩机的运动间隙。外壳29008包括吸气进气口29010和排气出气口29012。排气压头29016和排气管道29024都全部位于第一叶形区29042内。吸入气体通过第二叶形区29044内部29020和活塞29028内部，从吸气进气口29010进入到压缩空间29026。因此吸入气体在某种程度上被隔离，不与由排气压头29016和排气管道29024所加热的气体混合。
图29中的外壳配置同样是这里的另一个发明的优选实施例。本发明一般涉及适合于细长形压缩机的外壳。在现有技术中，用于家庭制冷装置的压缩机典型地容纳在低纵横比的圆形外壳中。安装在这种外壳内的压缩机同样具有低纵横比。线性压缩机，如这里所述的压缩机的一个优势是在于它们可以被构造为细长形，或具有高纵横比。该压缩机容纳在具有相似纵横比的外壳中，因而可以在至少一个轴上占有较低的尺寸。在家庭制冷装置中，可以减少所需的机器空间大小，和/或改进电冰箱的可利用内部形状。发明人已经发现以前试用于容纳细长形压缩机的细长形外壳，与比例更为一致的外壳中所容纳的更常规的压缩机相比较，更会造成压缩机装置噪音过高。发明人认为现有技术的外壳形状已提供较低的谐振频率，该频率可以由被封装的压缩机更容易地激励出来。具体而言，与具有更常规纵横比的高谐振频率外壳相比较，较低谐振频率可以由运行的压缩机的较低量级的谐波激励出来。这些低量级的谐波具有更大的相关能量，导致外壳激励更大，噪音更高。为了解决这个问题，发明人提出一种用于容纳细长形压缩机的外壳形状，该形状具有较高的最低共振模式。发明人所提出的设计具有较高的固有形状刚度，因而具有较高的最低共振模式。该形状的优选特征包括外表面上的环形窄部，例如图29中的腰部或颈部29040所显示的环形窄部，并且在任何方向上都不是直线。图29中示出一种具有第一和第二叶形区的外壳形状，其中这两个叶形区都是圆形，并且在圆形的腰部连接起来。该外壳形状与图28中所示的形状接近圆柱形的外壳相比较，尤其被认为是表现出较低的噪音特征。发明人认为图29中的外壳的每个叶形区更接近球形，而球形具有最大的形状刚度。对于图29中的外壳，最低激励模式的频率比图28中同样尺寸壳体的最低激励模式的频率高出30％。发明人同样认为因为非线性表面阻碍驻波的形成，有利于“随意”的内部反射，所以图29中的外壳是有效的。因此噪音的内部衰减得到了改进。窄环面区域29022内的锥体同样被认为在减弱内部噪音中是有效的，被用作消声器。
根据本发明的另一个方面，排出气体与壳内气体和压缩机本体热绝缘。参照图28和29，使排气压头绝热的优选方法为使用内部(或外部)衬套(28070，29070)，该衬套捕获气体薄层(28072，29072)。这些气体不会以对流传热，这是因为越过间隙的距离很短，保证了施加在流体上的转矩足够地小而不能形成对流单元，从而使得热量仅仅通过气体传导(由于大多数气体的传导能力都很差，所以传递的热量很低)，以及辐射(可以通过减小表面的发射率使辐射最小化)来传递。
根据压缩机的预定使用条件，间隙的最佳宽度将会不同。如果参数使得瑞利数在2×104以下，就几乎不产生对流。例如，在异丁烷以及稳态运行中，内壁和外壁之间的预期温度差值为50℃的情况下，2×104的瑞利数要求大约2mm的间隙。间隙尺寸的任何增加会引起热量传递的少许减少或不会引起减少，但是会增加排气压头的外表面面积，而外表面面积的增加是有害的。
使排气压头绝热不可避免地增加了阀板的平均温度，这就不能将更多的热量传导到汽缸体内，或沿着汽缸体传导。根据我们的发明的另一个方面，在排气压头和汽缸之间提供低导电率的厚垫圈(例如，图29中的29060)以减少流至泵吸气端的热流。
垫圈优选为聚合物材料，并且具有一定导热性和厚度，使导热率小于1000W/m2K，例如1.5mm厚，带有合成纤维填料的丁腈橡胶粘合剂厚垫圈，具有大约600W/m2K的导热率。
由于汽缸以及定子在-1mm和+1mm之间振动，在线性电动机的电气连接中会存在可靠性问题。在涉及到排气管道时，还会出现同样的问题。
通过将“绕组”电线直接通向连接到外壳的“丝炭型”气密连接器，不使用电气连接，就能构成有利条件。
根据这里的一个发明，从移动的压缩机到固定的连接器的特殊配置通道使疲劳应力保持最小值。图34和图35示出该电气连接通道的优选实施例。
每根导线3400，3402都具有在与运动方向平行的平面上的移动回路。回路的末端被连接以阻止弯矩并且被用作“嵌入”端。优选的回路包括与移动的部件(装配的压缩机)连接的第一直线段3404，以及与固定的部件(压缩机外壳)连接的第一直线段3406。第一和第二直线段3404，3406均与活塞往复运动的轴平行，压缩机振动主要是活塞的往复运动引起的。横向的第三直线段3408在第一直线段3404和第二直线段3406之间延伸。曲拐角3407和3409分别将第一和第三直线段，以及第二和第三直线段连接起来。拐角3407和3409的曲率半径优选地选择为尽可能小的数值，但是要考虑到加工的方便和材料的应力极限。弯曲不能过小以至于引起压力上升的缺点。
回路的末端优选的不是电线本身的末端，电线为定子绕组金属丝的连续延伸，并穿过压缩机外壳以完整路通向丝炭型连接器。但是由于回路的末端本质上是固定的，并且相对于它们所连接的各自的压缩机部件被构成和保持刚性。与别的配置不同，在这种配置里，电线中的导电接合点不构成不利因素。回路的每个末端都优选地在一个通道内被保持，该通道的深度要远远大于电线的直径。电线紧密地安装在通道内并且该通道连接到各自的部件上。例如电线末端3460被安装到一侧开口的导管的通道3463中，该通道又被固定到压缩机外壳。末端3462被安装到开口通道3467中，该通道从保持定子绕组的塑料筒管3468的端面延伸出来。电线在通道中所通向的深度要远远大于该电线的直径。
参照图34，第一和第二直线段3404，3406的长度为L。横向直线段3408的长度为H。在无形变模式下回路用实线示出。图32示出压缩机振动的位移距离X时的形变模式。本发明的压缩机通常振动通过的位移范围是+/-1mm，并且直线段的有效长度L处于10-20mm量级，有效长度H处于20-30mm量级。图32所示的形变模式被放大示出。
图32示出沿着电线的理论上的弯矩分布。弯曲矩分布有些理想化，拐角的半径被假设为零。
在弯曲矩分布中可以看到，平行的直线段3404和3406的嵌入端，以及这些直线段与压缩机相对于外壳移动的位移方向的对齐，引起沿着平行的直线段3404到3406长度的纯弯曲(分别有恒定的弯矩3416和3422)。此均匀弯矩的数值M是沿着电线回路长度的弯矩峰值。第一平行直线段3404上的弯矩3414在数值上与第二平行直线段3406上的弯矩3424相同，但是符号相反。横向直线段3408上的弯矩是不均匀的，但是其特点在于均匀的剪力，该力实现在弯矩3426和弯矩3430之间的线性过渡，弯矩3426与第一平行直线段3404上弯矩3414数值和符号相同，弯矩3430与第二平行直线段3406上弯矩3424数值和符号相同。沿着横向直线段3408中间的一点3428上，弯曲矩近似为零，与图34所示的形变模式中的偏转点3450相对应。从点3428开始，弯矩线性增加到峰值3426，如区域3418所示，并且在相反的方向线性增加到峰值3430，如区域3420所示。
最大力矩的数值可以根据下式计算：
M = 12 · E · I · x h · ( 6 · L + H )
其中E，I和x分别为弹性模量(铜，1600GPa)，惯性力矩以及位移。直径为d的电线的最大交变应力由下式得出：
s = M · d 2 · I
根据理论计算，对于给定长度的连接电线，最理想的低M通过L＝(1/6)H计算出来。但是，模型没有考虑到形变所产生的垂直力。实际上这些力都可通过选择使用较长的平行臂而最大限度地降低。模型显示出应力对H的变化的敏感度要比对L的变化的敏感度大一些。这被我们的经验所验证，即最不可靠的设计具有相对较小的H。我们同样发现如果L过大，振动会更剧烈。
本发明同样可以应用于压缩机和外壳之间的其它连接，例如压缩气体排气管道。图29中示出该结构。
家用电冰箱中的压缩机的振动被传递到其它产生噪音的部件，直接或间接由于该振动，家用电冰箱中的压缩机可能是恼人的噪音的重要来源。
压缩机中噪音和振动等级中的很大一部分是由吸气侧和排气侧上的气流脉动产生的。另外一部分是在端口周围的表面上的阀的冲击作用产生的。
根据这里的另一个发明，在活塞内部提供了调谐容积，由活塞开口端的齿顶形成。齿顶被形成为产生进气比率的合适容积，从而形成调谐亥姆霍兹共振器，该共振器的频率接近于线性压缩机的运行频率。图30中示出优选实施例。
图30是优选的活塞组件的横截面侧视图，该活塞组件结合了本申请中的若干个发明。该活塞组件包括活塞套30002，以及活塞顶部30004。轴向刚性的横向挠性杆30006连接到活塞顶部30004的内表面。该轴向刚性的横向挠性杆30006在顶部30004远端被固定到活塞杆30008。活塞杆30008延伸到压缩机主弹簧并且携带线性电动机磁体。活塞杆上的环形悬臂30010向挠性杆30006附近的活塞顶部30004轴向延伸。悬臂30010在开口端上包括环形插孔，30012。横向圆盘30014配合到该插孔30012上。横向圆盘30014延伸到活塞套30002的内表面附近。O形环30016位于插孔30018内，并且抵靠在活塞套的内表面上。活塞顶部30004包括一连串以靠近其外围的环形阵列布置的吸气端口30020，。压缩机吸入气体从活塞中通过。圆盘30014包括多个孔30022，这些孔排列在连接到悬臂30010上的圆盘毂和容纳O形环30016的圆盘边缘之间的区域周围。圆盘30014将活塞内的开口空间划分为第一腔室30024和第二腔室30025。腔室30024和腔室30025通过孔30022连接起来。腔室30029被固定到活塞套30002的开口端30028内的活塞杆30008上。腔室30029具有通向环面30032的入口30030，环面30032被限定在腔室30029的外表面和活塞套开口端的内表面之间。入口30030包括短距离地伸入到腔室30029中的短管。
同样延伸进入到腔室30029中的末端被封闭的管30038，也通向环面30032。末端被封闭的管30038不通向腔室30029的内部。
这种配置提供了压缩机装置中的减噪部件与通过活塞的吸入气流的有利结合。特别地，由穿过圆盘30014的通道30022连接的腔室30024和30025，和通向腔室30025的限制性入口(由环面30032提供)，被用作一种很好的消声器。选择腔室30029的容量和入口30030的尺寸以用作亥姆霍兹共振器，该共振器被调谐成可消除中频脉动，例如，可能由增加消声器而附带引起的脉动。管30038用作四分之一波长的侧向分岐谐振器，消除较高频率的脉动。孔30022的位置、长度和面积以及环面30032的尺寸同样被调整为可调节在活塞吸气侧中压力脉冲的相位，从而增加通过活塞顶部至压缩腔室内的感应。
图31示出图30中配置的等效理论。图31A示出吸气端口30020上的假设压力对时间的波形图。图31B示出环面30032的出口30040上的假设压力对时间的波形图，波形的主尖峰已被由腔室30024和30025形成的消声器削弱。图31C示出在谐振器管30038和腔室30029的入口30030之间的环面30032上的假设波形图。另外选定的高频率已被四分之一波长的侧向分岐谐振器消除。图31D示出环面30032的入口30048处的假设波形图。剩余的选定土波形已经被消除，留下具有与压缩机的运行频率相对应的主基准频率的波形。
在现有技术中，通常的做法是在封闭外壳内支撑压缩机。常用的支撑配置为多个螺旋弹簧。每个螺旋弹簧的一端固定在外壳上，而另一端固定在压缩机上。每个连接都被形成用来传送力矩，例如通过套在橡皮端节点上面而进行。弹簧在其上振动的压缩机部件通常被用来承受压缩机运行所引起的振动。弹簧布置在压缩机下面使得振动引起弹簧的横向挠曲。对于横向挠曲，螺旋弹簧比较软，但是确实能起到一些对中作用。然而，这个对中力产生了一个合力矩，该力矩又被支撑弹簧的线性偏转所抑制。这引起压缩机绕着与振动平面平行的轴的摆动，该振动是由压缩机的驱动引起的。发明人认为这种附加的摆动是噪音和振动的来源。
参照图13，14，37和38，根据这里的另一个发明，支撑弹簧的配置，特别是它们的长度以及它们与压缩机和外壳连接的位置，被选定从而使得通过支撑弹簧上的对中力在压缩机上产生的净力矩为零。
根据本发明的一个方面，通过选择这些参数使得在横向运动时保持上部支撑弹簧末端平行所需的力矩是由绕着移动的压缩机部件质量中心而作用的回弹力产生的。
对于沿着其自由长度对称的支撑弹簧，优选的配置是弹簧的中点与移动部件质量中心的振动(或往复运动)平面共面。图37示出线性压缩机的优选实施例。在该实施例中，压缩机37007同样是垂直对称，并且汽缸外壳37004本质上具有工作状态下移动的单一轴。该轴与压缩机汽缸的中心线37010重合。每个弹簧37006连接到外壳上的上部安装点37007，以及外壳上的下部安装点37009。每个连接都是力矩传送连接，相当于“嵌入端”。图38中示出了连接的一种优选形式，该连接包括将每个弹簧的每一端上的末端线圈38002套在相应的套管38004上，该套管紧密地配合在弹簧的线圈内。套管38004刚性地连接到相应的压缩机或外壳上，例如粘结到接线柱38006上。套管38004优选为硬塑料。
在本发明的优选形式中，螺旋弹簧关于其中点37012对称，并且将弹簧固定到压缩机和外壳的方式的特征在弹簧的两端是一样的。因此压缩机和外壳之间的每个连接的弯曲中心(这里所定义的)位于相应的弹簧中点。弹簧几何形状的变化和/或相应的安装点的特征变化会引起线性压缩机和外壳之间的每个连接的弯曲中心的变化。因此根据本发明，为得到最佳的性能，合成的弯曲中心应该在汽缸组件质量中心的振动平面上。
除了螺旋弹簧，本发明还设想了使用其它支撑部件的可能性，这些部件能提供对中力，但是通常在横向的刚性远远小于轴向的刚性。例如，在给出线性压缩机中预期振动的线性关系时，使用大体上垂直排列的片簧是可能的。
由于优选线性压缩机大体上关于其中心线垂直对称(不包括仍然关于该中心线平衡的主弹簧)，汽缸组件的质量中心，其中该组件包括相对于汽缸固定和充分刚性的联系之中的所有部件，位于压缩机的中心线37010上。在运行中，相对汽缸组件驱动的所有压缩机部件的质量中心同样在压缩机的中心线上。移动的质量做往复运动从而使得它们的质量中心沿着压缩机的中心线振荡。压缩机充分自由地悬挂在位于首端的远离压缩气体出气口连接的刚度很低的支撑弹簧37006上。因此汽缸组件的振动与活塞部件的运动反向，整个线性压缩机的质量中心大体上保持固定。从而汽缸组件的质量中心沿着线性压缩机的中心线振动，超过活塞部件振动相角180°。
由于汽缸部件的振荡本质上是沿着一条单线，振动的平面可以是包括该条线的任何平面。为了简单起见，优选为水平面。其它方位可能会要求弹簧和安装点的更精细配置。因此为了使弹簧的中点与通过压缩机中心线的水平面重合，弹簧优选地位于压缩机外围的外侧，多个弹簧布置在压缩机外围的周围，从而使得每个弹簧都大体上承担相同份额的压缩机重量。对于图37中所示的压缩机，其中设有两对支撑弹簧，每对弹簧安装在压缩机的相对两侧，这通过支撑压缩机而得到实现，使得压缩机的质量中心37016位于第一对弹簧37022和第二对弹簧37024的中间。
根据本发明的另一方面，通过选定支撑弹簧的配置使得任何单一弹簧的力矩合成被紧邻的其它弹簧的力矩所平衡。图13中示出根据这一方面的一个实施例，而图14中示出另一个实施例。
图13的实施例中，隔离弹簧与平面振荡13002上的安装位置13004处的压缩机连接。在每个位置13004，上部弹簧13006和下部弹簧13008紧靠在底底座的相对两侧上。上部弹簧13006延伸以与固定在压缩机外壳上部区域的抗力矩连接器13010连接。下部弹簧13008与固定在外壳下部13014的抗下部力矩连接器13012连接。上部弹簧13006和下部弹簧13008被优选地选定，使得在压缩机处于外壳内适当位置并且支靠在下部弹簧上时，上部和下部弹簧的长度以及弹簧的横向刚度大体上相同。上部和下部弹簧与压缩机底座13004的连接点同样是抗力矩连接，例如图38中所示连接。
在图13中的压缩机运行中，线性(或平面)振动是弹簧的横向偏转所容许的。每个单一弹簧都向相应的压缩机安装底座13004施加一个反扭矩。但是每个下部弹簧13008所施加的反扭矩均被相应的上部弹簧13006所施加的反扭矩抵消。
图14中的实施例特别适合于表现出线性振动而不是平面振动的线性压缩机。在非线性的平面振动的情况下，要求隔离弹簧的轴都是平行的，并且垂直于振动平面。在振动是线性的情况下，仅要求弹簧是平行的，并且垂直振动轴。如图14中的实施例所示。在压缩机14002的两端装备有隔离支撑。每个隔离支撑14004都包括多个支撑弹簧14006。隔离弹簧14006从中心毂14008延伸到周围的环14010。其中毂或环之一固定到压缩机14002。毂或环中的另一个固定到压缩机外壳14007。虽然图中所示的环位于外围，但是这仅仅是为了方便起见。弹簧的外围支撑可以直接放置到外壳或压缩机上，或者可以根据需要支撑其延伸部分。在示出的实施例中，中心毂14008大体上连接到压缩机的中心线上，使得轴或弹簧与压缩机的中心线垂直并且相交。支撑环14004帮助组装压缩机，允许压缩机组件下降至被充分支撑的外壳下半部，随后安装外壳上半部。如前面参照图38所述，每个弹簧14006的任一端都可以连接到抗力矩连接。在压缩机的运行中，任一装置中的其中一个弹簧所施加的任何反扭矩都被同一装置中的其它弹簧所施加的反力矩抵消，因此这些所施加的力矩在压缩机隔离支撑的轴向位置内被平衡，使合力矩为零，所以另一个支撑位置中不需要合成的反作用力。

Claims (11)

1. 一种被封装的压缩机，包括：
外壳，
悬挂在所述外壳内部并且被所述外壳密封的线性压缩机，在所述线性压缩机周围的所述外壳内具有气体空间，所述线性压缩机具有在汽缸中往复运动的活塞，以及从所述气体空间进入到所述汽缸内的吸气通道，
所述气体空间的吸气入口，
从所述汽缸到所述外壳的外部的压缩气体通道，以及
所述气体空间中的气流抑制件，其中该气流抑制件大体上将所述气体空间的第一区域与第二区域分开，并且抑制所述第一区域和第二区域之间的气流，所述吸气入口以及所述吸气通道通向所述第一区域，并且所述压缩气体通道从所述第二区域中通过。
2. 根据权利要求1所述的被封装的压缩机，其中所述气流抑制件包括位于所述气体空间中的环形收缩部。
3. 根据权利要求2所述的被封装的压缩机，其中所述外壳是基本呈细长形的容器，并且包括沿着其长度的颈部通道，所述外壳的内表面在所述颈部通道的区域要比在所述第一区域和第二区域更靠近所述线性压缩机。
4. 根据权利要求1所述的被封装的压缩机，其中所述吸气通道延伸穿过所述活塞。
5. 根据权利要求1所述的被封装的压缩机，其中所述压缩气体通道包括与所述线性压缩机连接的排气压头，所述排气压头包括限定排气腔室的内壁表面、位于所述气体空间的所述第二区域内的外壁表面、以及所述内壁表面和所述外壁表面之间的绝热件。
6. 根据权利要求5所述的被封装的压缩机，其中所述绝热件包括内壁和外壁之间充分封闭的空间，所述充分封闭的空间具有十分小的空间尺寸，从而所述充分封闭的空间连同工作气体的性质以及预期的运行环境一起使瑞利数Ra小于20,000。
7. 根据权利要求1到6中任意一项所述的被封装的压缩机，其中所述汽缸包括：
限定汽缸壁的汽缸壳体，
限定汽缸末端的阀板，并且该阀板包括一个或多个所述压缩气体通道的排气口，以及
所述阀板和所述汽缸壳体之间的绝热件。
8. 根据权利要求7所述的被封装的压缩机，其中所述绝热件包括厚聚合物密封垫片。
9. 一种被封装的压缩机，包括：
细长形压缩机，以及
围绕所述细长形压缩机周围的细长形中空外壳，所述外壳具有至少一个横切细长轴的有效环形窄部。
所述细长形压缩机被支撑在所述外壳内，使得所述细长形压缩机穿过所述环形窄部。
10. 根据权利要求9所述的被封装的压缩机，其中所述外壳由所述环形窄部划分为第一叶形区和第二叶形区，所述环形窄部限定连接所述第一叶形区和所述第二叶形区的腰部，所述腰部比所述第一叶形区和所述第二叶形区窄。
11. 根据权利要求10所述的被封装的压缩机，其中所述压缩机为线性压缩机，在所述线性压缩机周围的所述外壳内存在气体空间，所述线性压缩机具有在汽缸内往复运动的活塞和从所述气体空间进入到所述汽缸的吸气通道，具有位于所述外壳的所述第一叶形区中的进入所述气体空间的吸气入口，以及穿过所述外壳的所述第二叶形区从所述汽缸通到所述外壳外面的压缩气体通道。
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