DE102005052873B4

DE102005052873B4 - Kolbenverdichter und Kältemaschine mit demselben

Info

Publication number: DE102005052873B4
Application number: DE102005052873A
Authority: DE
Inventors: Ki-Chul Choi; Kyeong-Bae Park; Eon-Pyo Hong
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2025-11-08
Also published as: US7614251B2; KR100619768B1; DE102005052873A1; JP4860984B2; JP2006214434A; CN100470052C; US20060171825A1; KR20060089088A; CN1815018A

Abstract

Kolbenverdichter, umfassend:
ein Gehäuse (300);
einen Kolbenmotor (310), der an einer Rahmeneinheit (U) angebracht ist, welche in dem Gehäuse (300) vorgesehen ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft;
eine erste Verdichtungseinheit zum Verdichten eines Kühlmittels, das direkt gesaugt ist, ohne in das Innere des Gehäuses (300) eingeleitet zu sein, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors (310); und
eine zweite Verdichtungseinheit zum Verdichten eines gemischten Kühlmittels durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors (310), wobei das gemischte Kühlmittel eine Mischung aus einem Kühlmittel, das in das Gehäuse (300) eingeleitet ist, und einem Kühlmittel, das durch die erste Verdichtungseinheit verdichtet ist, umfaßt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter, umfassend ein Gehäuse, einen Kolbenmotor, der an einer Rahmeneinheit angebracht ist, welche in dem Gehäuse vorgesehen ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft, eine erste Verdichtungseinheit zum Verdichten eines Kühlmittels, das direkt gesaugt ist, ohne in ein Inneres des Gehäuses eingeleitet zu sein, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors, und eine zweite Verdichtungseinheit zum erneuten Verdichten des Kühlmittels, das durch die erste Verdichtungseinheit verdichtet ist, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors. Ferner betrifft die Erfindung eine Kältemaschine mit einem solchen Kolbenverdichter. Ein solcher Kolbenverdichter ist beispielsweise bekannt aus der FR 2 327 423 A1 .
Beschreibung des Stands der Technik
Im allgemeinen ist ein Kolbenverdichter ein Gerät zum Verdichten eines Kühlmittels durch Umwandeln von elektrischer Energie in mechanische Energie. Der Verdichter ist ein Teil eines Kühlkreislaufsystems, und das Kühlkreislaufsystem ist in einer Kältemaschine, einer Klimaanlage, einer Vitrine usw. genutzt.
Der Verdichter ist gemäß einem Mechanismus zum Verdichten eines Kühlmittels in einen Rotationsverdichter, einen Kolbenverdichter, einen Rollverdichter usw. eingeteilt. Als Verdichter, der ein Teil des Kühlkreislaufsystems ist, das in einer Kältemaschine angebracht ist, ist hauptsächlich ein Kolbenverdichter benutzt.
Es ist möglich, daß die Kältemaschine mit einem Verdampfer versehen ist, und Kühlluft, die von dem Verdampfer erzeugt ist, wird in eine Gefrierkammer und eine Kühlkammer umgewälzt. Es ist außerdem möglich, daß die Kältemaschine mit zwei Verdampfern versehen ist, und Kühlluft, die von dem jeweiligen Verdampfer erzeugt ist, jeweils in die Gefrierkammer und die Kühlkammer umgewälzt wird.
1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Kolbenverdichters zeigt.
Wie gezeigt umfaßt der Kolbenverdichter ein Gehäuse 100 mit zwei Saugrohren 101 und 102 und einem Ablaßrohr 103, eine Rahmeneinheit 110, die mit einem Zylinderloch C1 mit einem bestimmten Innendurchmesser versehen und in dem Gehäuse 100 angebracht ist, einen ersten und zweiten Kolbenmotor an beiden Seiten der Rahmeneinheit 110, die einander zugekehrt sind, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Kraft, einen ersten Kolbenabschnitt 140, der in das Zylinderloch C1 eingeführt ist und an eine Bewegungsvorrichtung 121 des ersten Kolbenmotors angeschlossen ist, einen zweiten Kolbenabschnitt 150, der dem ersten Kolbenabschnitt zugekehrt in das Zylinderloch C1 eingeführt und an eine Bewegungsvorrichtung 131 des zweiten Kolbenmotors 130 angeschlossen ist, eine erste Resonanzfedereinheit 160 zum elastischen Stützen des ersten Kolbenabschnitts 140 und Bewirken einer Resonanzbewegung, eine zweite Resonanzfedereinheit 170 zum elastischen Stützen des zweiten Kolbenabschnitts 150 und Bewirken einer Resonanzbewegung, Saugventile 181 und 182, die jeweils an die Enden des ersten und zweiten Kolbenabschnitts 140 und 150 zum Öffnen und Schließen eines Saugstromwegs gekuppelt sind, welcher in dem Kolben ausgebildet ist, und ein Ablaßventil 183 zum Öffnen und Schließen eines Ablaßkanals, der an das Ablaßrohr 103 angeschlossen ist.
Die Saugrohre 102 und 103 sind symmetrisch an beiden Seiten des Gehäuses 100 angeordnet.
Das Ablaßrohr 103 ist derart an die Rahmeneinheit 110 gekuppelt, daß es mit einem Verdichtungsraum P1 verbunden ist, der in dem Zylinderloch C1 durch den ersten und zweiten Kolbenabschnitt 140 und 150 ausgebildet ist.
Der erste und der zweite Kolbenmotor 120 und 130 sind gleich (d. h. im wesentlichen identisch) ausgebildet und umfassen innere Ständer 122 und 132 und äußere Ständer 123 und 133, die mit einem bestimmten Spalt dazwischen an die Rahmeneinheit 110 gekuppelt sind, und Bewegungsvorrichtungen 121 und 131, die zum Übertragen einer Antriebskraft des Motors auf den Kolben beweglich zwischen den inneren Ständern 122 und 132 und den äußeren Ständern 123 und 133 gekuppelt sind.
Die erste und die zweite Resonanzfedereinheit 160 und 170 sind gleich ausgebildet und umfassen Federstützen 161 und 171, die an die Kolben gekuppelt sind, und Federn 162 und 172, die auf beiden Seiten der Federstützen 161 und 171 angeordnet sind.
Es wird nun ein Betrieb des Kolbenverdichters erläutert.
Wenn ein Strom an den Kolbenmotor angelegt ist, werden die Bewegungsvorrichtungen 121 und 131 des ersten und zweiten Kolbenmotors 120 und 130 in entgegengesetzte Richtungen linear hin- und herbewegt, und die lineare Hin- und Herbewegung der Bewegungsvorrichtungen 121 und 131 wird jeweils auf den ersten und zweiten Kolbenabschnitt 140 und 150 übertragen. Dementsprechend werden der erste und der zweite Kolbenabschnitt 140 und 150 in entgegengesetzten Richtungen in dem Zylinderloch C1 linear hin- und herbewegt. Infolgedessen wird ein Kühlmittel, das jeweils durch die Saugrohre 101 und 102 gesaugt ist, durch die Saugstromwege 141 und 151, die am ersten Kolbenabschnitt 140 und zweiten Kolbenabschnitt 150 ausgebildet sind, in den Verdichtungsraum P1 in dem Zylinderloch C1 gesaugt, verdichtet und abgelassen.
Das bedeutet, wenn sich der erste und der zweite Kolbenabschnitt 140 und 150 zur Außenseite des Zylinderlochs C1 hin bewegen, wird ein Druck des Verdichtungsraums P1, der durch den ersten und den zweiten Kolbenabschnitt 140 und 150 und das Zylinderloch C1 ausgebildet ist, verringert und die Saugventile jeweils geöffnet. Dann wird ein Kühlmittel, das jeweils durch die Saugrohre 101 und 102 gesaugt ist, durch die Saugstromwege 141 und 151 des ersten Kolbenabschnitts und des zweiten Kolbenabschnitts in den Verdichtungsraum P1 gesaugt.
Wenn sich der erste und der zweite Kolbenabschnitt 140 und 159 zu einer Innenseite des Zylinderlochs C1 hinbewegen, weist der Verdichtungsraum P1 ein verändertes Volumen auf, um dadurch das Kühlmittel zu verdichten. Wenn das Kühlmittel außerdem einen Druck aufweist, der über einem eingestellten Druck liegt, wird das Ablaßventil 183 geöffnet und das verdichtete Kühlmittel abgelassen.
Der Kolbenverdichter steuert zwei Kolbenmotoren individuell und steuert Hübe der Kolben, wodurch eine Verdichtungskapazität des Kühlmittels gesteuert ist. Da die Kolbenmotoren so angeordnet sind, daß sie einander zugekehrt sind, kann außerdem eine Vibration gedämpft sein.
Da der Kolbenverdichter zwei Kolbenmotoren und zwei Komponenten aufweist, sind Fertigungskosten des Kolbenverdichters jedoch hoch.
2 ist eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel des Kolbenverdichters zeigt.
Wie gezeigt umfaßt der Kolbenverdichter ein Gehäuse 200 mit einem Saugrohr 201 und zwei Ablaßrohren 202 und 203, eine Rahmeneinheit 210, die elastisch in dem Gehäuse 200 gestützt ist, einen ersten und einen zweiten Zylinder 220 und 230, die starr an beide Seiten der Rahmeneinheit 210 gekuppelt sind, einen Kolbenmotor 240, der an der Rahmeneinheit 210 angebracht ist, zum Erzeugen einer linear hin- und hergehenden Kraft, einen Doppelkolben 250, dessen beide Seiten jeweils in den ersten und zweiten Zylinder 220 und 230 eingeführt sind und durch Empfangen einer Antriebskraft des Kolbenmotors 240 linear hin- und herbewegt sind, Saugventile 261 und 262, die jeweils an beiden Enden des Doppelkolbens 250 angebracht sind, zum Öffnen und Schließen eines Saugstromwegs F1, der durchdringend in dem Doppelkolben 250 ausgebildet ist, Ablaßumkleidungen 263 und 264 zum Umkleiden des ersten und zweiten Zylinders 220 und 230, Ablaßventile 265 und 266, die in die Ablaßumkleidungen 263 und 264 eingeführt sind, zum Öffnen und Schließen von Verdichtungsräumen P2 und P3 des ersten und zweiten Zylinders 220 und 230, und eine Resonanzfedereinheit 270 zum elastischen Stützen des Doppelkolbens 250 und Bewirken einer Resonanzbewegung.
Die zwei Ablaßrohre 202 und 203 sind jeweils an die Ablaßumkleidungen 263 und 264 angeschlossen.
Der Kolbenmotor 240 umfaßt einen inneren Ständer 241, einen äußeren Ständer 242, die jeweils starr an die Rahmeneinheit 210 gekuppelt sind, und eine Bewegungsvorrichtung 243, die zwischen dem inneren Ständer 241 und dem äußeren Ständer 242 angeordnet ist. Die Bewegungsvorrichtung 243 ist an den Doppelkolben 250 gekuppelt.
Die Resonanzfedereinheit 270 umfaßt eine Stütze 271, die an den Doppelkolben 250 gekuppelt ist, und Resonanzfedern 272, die auf beiden Seiten der Federstütze 271 angeordnet sind.
Bezugszeichen 267 und 268 bezeichnen Ventilfedern.
Es wird nun ein Betrieb des Kolbenverdichters erläutert.
Wenn ein Strom an den Kolbenmotor angelegt ist, wird die Bewegungsvorrichtung 243 durch den Kolbenmotor 240 linear hin- und herbewegt und die lineare Hin- und Herbewegung der Bewegungsvorrichtung 243 auf den Doppelkolben 250 übertragen, um den Doppelkolben 250 dadurch linear hin- und her zu bewegen. Wenn der Doppelkolben 250 linear hin- und herbewegt wird, saugen ein Verdichtungsraum P2 eines ersten Zylinders und ein Verdichtungsraum P3 eines zweiten Zylinders abwechselnd ein Kühlmittel, verdichten es und lassen das Kühlmittel dann ab.
Das bedeutet, daß ein Kühlmittel, das in den ersten Zylinder 220 gesaugt ist, verdichtet wird, wenn sich der Doppelkolben 250 zum ersten Zylinder 220 hin bewegt. Dann wird, wenn das Kühlmittel einen Druck aufweist, der über einem eingestellten Druck liegt, das Ablaßventil 265, das den Verdichtungsraum P2 des ersten Zylinders sperrt, geöffnet, um dadurch das verdichtete Kühlmittel abzulassen. Gleichzeit wird das Kühlmittel in den Verdichtungsraum P3 des zweiten Zylinders gesaugt. Wenn sich der Doppelzylinder 250 zum zweiten Zylinder 230 hin bewegt, wird außerdem das Kühlmittel, das in den Verdichtungsraum P3 des zweiten Zylinders 230 gesaugt ist, verdichtet. Wenn das Kühlmittel dann einen Druck aufweist, der über einem eingestellten Druck liegt, wird das Ablaßventil 266, das den Verdichtungsraum P3 des zweiten Zylinders sperrt, geöffnet, um dadurch das verdichtete Kühlmittel abzulassen.
Der Kolbenverdichter ist mit einem Kolbenmotor 240 versehen, wodurch er niedrige Fertigungskosten aufweist. Da das Kühlmittel durch die zwei Zylinder 220 und 230 verdichtet wird, ist außerdem eine Verdichtungskapazität des Kolbenverdichters erhöht. Wenn sich der Doppelkolben 250 jedoch zu einem des ersten und zweiten Zylinders 220 und 230 hin bewegt, ist an der Seite, zu der sich der Doppelkolben 250 hin bewegt, eine Kollision zwischen Komponenten bewirkt, und eine Verdichtung auf der anderen Seite ist nicht gleichmäßig geleistet. Dementsprechend ist ein Hub des Doppelkolbens 250 nicht leicht gesteuert.
Wenn die Kolbenverdichter in einer Kältemaschine angebracht sind, verdichten die Kolbenverdichter ein Kühlmittel nur einmal, wodurch sie eine Einschränkung beim Verdichten des Kühlmittels mit einem hohen Druckverhältnis aufweisen. Insbesondere im Falle einer Kältemaschine mit einem Verdampfer auf der Gefrierkammerseite und einem Verdampfer auf der Kühlkammerseite wird ein Druck eines Kühlmittels, das den Verdampfer auf der Gefrierkammerseite durchlaufen hat, verhältnismäßig niedrig. Wenn das Kühlmittel mit einem niedrigen Druck zum Aufweisen eines geeigneten Drucks verdichtet wird, wird eine Belastung des Verdichters erhöht, wodurch eine Effizienz des Verdichters herabgesetzt ist.
Auch der eingangs beschriebene Kolbenverdichter ist nicht geeignet, die vorangehend beschriebenen Probleme in zufriedenstellender Weise zu lösen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolbenverdichter bereitzustellen, der bei einem möglichst einfachen Aufbau eine höhere Verdichtungseffizienz mit sich bringt.
Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Kolbenverdichter, umfassend ein Gehäuse; einen Kolbenmotor, der an einer Rahmeneinheit angebracht ist, welche in dem Gehäuse vorgesehen ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft, eine erste Verdichtungseinheit zum Verdichten eines Kühlmittels, das direkt gesaugt ist, ohne in das Innere des Gehäuses eingeleitet zu sein, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors, und eine zweite Verdichtungseinheit zum Verdichten eines gemischten Kühlmittels durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors, wobei das gemischte Kühlmittel eine Mischung aus einem Kühlmittel, das in das Gehäuse eingeleitet ist, und einem Kühlmittel, das durch die erste Verdichtungseinheit verdichtet ist, umfasst.
Ferner wird die Aufgabe gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Kolbenverdichter, umfassend ein Gehäuse, einen Kolbenmotor, der an einer Rahmeneinheit angebracht ist, welche in dem Gehäuse vorgesehen ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft, eine erste Verdichtungseinheit zum Verdichten eines Kühlmittels, das direkt gesaugt ist, ohne in ein Inneres des Gehäuses eingeleitet zu sein, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors, und eine zweite Verdichtungseinheit zum erneuten Verdichten des Kühlmittels, das durch die erste Verdichtungseinheit verdichtet ist, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors, wobei die erste Verdichtungseinheit und die zweite Verdichtungseinheit umfassen einen zweistufigen Zylinder, der eine erste und eine zweite Zylinderbohrung mit verschiedenen Innendurchmessern mit einer abgestuften Oberfläche dazwischen aufweist und an der Rahmeneinheit angebracht ist, einen zweistufigen Kolben mit einem ersten Kolbenabschnitt und einem zweiten Kolbenabschnitt mit Durchmessern, die den Durchmessern der ersten und zweiten Zylinderbohrung entsprechen und durch die Antriebskraft des Kolbenmotors in dem zweistufigen Zylinder linear hin- und herbewegt sind, ein erstes Saugventil zum Öffnen und Schließen eines ersten Saugstromwegs zum direkten Einleiten eines Kühlmittels in einen ersten Verdichtungsraum, der durch den ersten Kolbenabschnitt und die erste Zylinderbohrung ausgebildet ist, ohne in ein Inneres des Gehäuses eingeleitet zu sein; ein erstes Ablassventil zum Öffnen und Schließen des ersten Verdichtungsraums, ein zweites Saugventil zum Öffnen und Schließen eines Gasdurchgangs zum Steuern eines Stroms des Kühlmittels, das aus dem ersten Verdichtungsraum in einen zweiten Verdichtungsraum abgelassen ist, welcher durch den zweiten Kolbenabschnitt und die zweite Zylinderbohrung ausgebildet ist, und ein zweites Ablassventil zum Steuern eines Stroms des Kühlmittels, das aus dem zweiten Verdichtungsraum abgelassen ist, wobei der Gasdurchgang in dem zweistufigen Kolben vorgesehen ist.
Die Aufgabe wird gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung auch gelöst durch eine Kältemaschine, die einen Körper aufweist, der mit einem Gefrierfach und einem Kühlfach versehen ist und einen Gefrierfachverdampfer und einen Kühlfachverdampfer aufweist, welche an dem Körper angebracht sind, und einen Kolbenverdichter beinhaltet, wobei die Kältemaschine folgendes umfasst ein Gehäuse, das an dem Körper angebracht ist, einen Kolbenmotor, der an einer Rahmeneinheit angebracht ist, welche in dem Gehäuse bereitgestellt ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft, eine erste Verdichtungseinheit, die ein Kühlmittel empfängt, das das Gefrierfach durchlaufen hat, und das Kühlmittel durch die Antriebskraft des Kolbenmotors verdichtet, und eine zweite Verdichtungseinheit zum Verdichten eines gemischten Kühlmittels, wobei das gemischte Kühlmittel eine Mischung aus einem Kühlmittel, das über den Kühlfachverdampfer in das Gehäuse eingeleitet ist, und einem Kühlmittel, das aus der ersten Verdichtungseinheit abgelassen ist, umfasst.
Schließlich wird die Aufgabe gemäß einer vierten Lehre der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen Verdichter, umfassend ein Gehäuse, einen Antriebsmechanismus, der eine lineare, hin- und hergehende Antriebskraft erzeugt, eine erste Kammer, in die ein Kühlmittel von außerhalb des Gehäuses eingeleitet ist, wobei das Kühlmittel in der ersten Kammer durch Einwirkung des Antriebsmechanismus verdichtet und an eine zweite Kammer abgelassen wird, die zweite Kammer, die das Kühlmittel, welches in der ersten Kammer verdichtet wurde, aufnimmt und das verdichtete Kühlmittel mit zusätzlichem Kühlmittel mischt, um ein gemischtes Kühlmittel bereitzustellen, und eine dritte Kammer, in die das gemischte Kühlmittel eingeleitet ist und durch Einwirkung des Antriebsmechanismus weiter verdichtet wird, wobei das verdichtete, gemischte Kühlmittel an eine Außenseite des Gehäuses abgelassen wird, wobei die Verdichtung des Kühlmittels in der ersten Kammer und die Verdichtung des gemischten Kühlmittels in der zweiten Kammer simultan erfolgt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die als nicht einschränkende Beispiele angegeben sind, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher hervor.
Es zeigen:
1 eine Schnittansicht, die einen Kolbenverdichter gemäß des Stands der Technik zeigt;
2 eine Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform des Kolbenverdichters gemäß des Stands der Technik zeigt;
3 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 und 5 Schnittansichten, die jeweils einen Betriebszustand des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
6 eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
7 eine Schnittansicht, die eine Kältemaschine mit dem Kolbenverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die mehreren Zeichnungen als nicht einschränkende Beispiele bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg ähnliche Teile darstellen.
Im folgenden werden ein Kolbenverdichter und eine Kältemaschine mit demselben gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter erläutert.
3 ist eine Schnittansicht, die eine erste Ausführungsform eines Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie gezeigt umfaßt der Kolbenverdichter ein Gehäuse 300, eine Rahmeneinheit U, die in dem Gehäuse 300 elastisch gestützt ist, einen Kolbenmotor 310, der an der Rahmeneinheit U angebracht ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft, eine erste Verdichtungseinheit zum Verdichten eines Kühlmittels, das direkt gesaugt ist, ohne das Innere des Gehäuses 300 zu durchlaufen, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors 310; und eine zweite Verdichtungseinheit zum Mischen eines Kühlmittels, das in das Gehäuse 300 eingeleitet ist, und eines Kühlmittels, das aus der ersten Verdichtungseinheit abgelassen ist und folgendem Verdichten des Kühlmittels durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors 310.
Ein erstes Saugrohr 301, ein zweites Saugrohr 302 und ein Ablaßrohr 303 sind an das Gehäuse 300 gekuppelt.
Die Rahmeneinheit U umfaßt einen vorderen Rahmen 320, der mit einer bestimmten Form ausgebildet ist, einen mittleren Rahmen 330 zum Stützen des Kolbenmotors mit dem vorderen Rahmen 320 und einen unteren Rahmen 340, der mit dem mittleren Rahmen 330 verbunden ist.
Ein zweistufiger Zylinder 350 ist an den vorderen Rahmen 320 gekuppelt, und ein zweistufiger Kolben 360 ist linear beweglich an die Innenseite des zweistufigen Zylinders 350 gekuppelt. Der zweistufige Zylinder 350 umfaßt einen Zylinderkörper 351 mit einer bestimmten Form, ein/e erste/s Zylinderloch oder -bohrung 352 mit einem bestimmten Innendurchmesser und einer bestimmten Tiefe in der Mitte des Zylinderkörpers 351 und ein/e zweite/s Zylinderloch oder -bohrung 353, das sich von dem ersten Zylinderloch 352 erstreckt und einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der des ersten Zylinderlochs 352 ist. Das erste Zylinderloch 352 und das zweite Zylinderloch 353 durchdringen die Mitte des Zylinderkörpers 351, und eine Schnittstelle zwischen dem ersten Zylinderloch 352 und dem zweiten Zylinderloch 353 bildet eine abgestufte Oberfläche 354. Die abgestufte Oberfläche 354 steht senkrecht zur Mittellinie des ersten und zweiten Zylinderlochs 352 und 353.
Der zweistufige Kolben 360 umfaßt einen ersten Kolbenabschnitt 361 mit einem Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des ersten Zylinderlochs 352 entspricht, und einer bestimmten Länge, einen zweiten Kolbenabschnitt 362, der sich vom ersten Kolbenabschnitt 361 erstreckt und einen Außendurchmesser, welcher dem Innendurchmesser des zweiten Zylinderlochs 353 entspricht, und eine bestimmte Länge aufweist, und einen Gasdurchgang 363, der den ersten und zweiten Kolbenabschnitt 361 und 362 durchdringend ausgebildet ist. Eine Schnittstelle zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 361 und dem zweiten Kolbenabschnitt 362 bildet eine abgestufte Oberfläche 364 aus. Die abgestufte Oberfläche 364 steht senkrecht zur Mittellinie des ersten und zweiten Kolbenabschnitts 361 und 362.
Ein erster Verdichtungsraum P4 ist durch das erste Zylinderloch 352 des zweistufigen Zylinders 350 und den ersten Kolbenabschnitt 361 des zweistufigen Kolbens 360 in dem ersten Zylinderloch 352 ausgebildet, und ein zweiter Verdichtungsraum P5 ist durch das zweite Zylinderloch 353 des zweistufigen Zylinders 350 und den zweiten Kolbenabschnitt 362 des zweistufigen Kolbens 360 in dem zweiten Zylinderloch 353 ausgebildet.
Ein erster Saugstromweg, der mit dem ersten Verdichtungsraum P4 verbunden ist, ist am vorderen Rahmen 320 und dem zweistufigen Kolben 360 ausgebildet. Der erste Saugstromweg umfaßt eine Öffnung oder Öffnungsrille 321, die auf einer Seite des vorderen Rahmens 320 ausgebildet ist, ein/e erste/s Saugöffnung oder -loch 322, die/das am vorderen Rahmen 320 ausgebildet und mit der Öffnungsrille 321 verbunden ist, und ein zweites Saugöffnungsloch 355, das an dem zweistufigen Zylinder 350 zum Verbinden des ersten Sauglochs 322 und des ersten Verdichtungsraums P4 ausgebildet ist.
Eine Umkleidung 323 mit einer bestimmten Form zum Umkleiden der Öffnungsrille 321 ist an den vorderen Rahmen 320 gekuppelt. Die Öffnungsrille 321 und die Umkleidung 323 bilden eine Kammer 324, und ein flüssiges Kühlmittel, das durch den ersten Saugstromweg eingeleitet ist, wird in der Kammer 324 verdampft.
Ein Ablaßloch 365 zum Ablassen von Gas, das in dem ersten Verdichtungsraum P4 verdichtet ist, ist auf einer Seite des zweistufigen Zylinders 350 ausgebildet. Das Ablaßloch 365 ist durchdringend auf einer Seite der abgestuften Oberfläche 364, der Schnittstelle zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 361 und dem zweiten Kolbenabschnitt 362, ausgebildet. Das Ablaßloch 365 verbindet den Verdichtungsraum P4 und den Gasdurchgang 363.
Ein erstes Saugventil 371 zum Öffnen und Schließen des ersten Saugstromwegs ist an der abgestuften Oberfläche 354 des zweistufigen Zylinders 350 angebracht, und das erste Saugventil 371 ist im ersten Verdichtungsraum P4 angebracht.
Ein erstes Ablaßventil 372 zum Öffnen und Schließen des Ablaßlochs 365 ist an dem zweistufigen Kolben 360 angebracht. Das erste Ablaßventil 372 ist so an der abgestuften Oberfläche 364 zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 361 und dem zweiten Kolbenabschnitt 362 angebracht, daß es im Gasdurchgang 363 angeordnet ist.
Ein zweites Saugventil 381 zum Öffnen und Schließen des Gasdurchgangs 363 ist an einer Endfläche des zweiten Kolbenabschnitts 362 des zweistufigen Kolbens 360 angebracht. Das zweite Saugventil 381 ist im zweiten Verdichtungsraum P5 angebracht.
Ein zweites Ablaßventil 382 zum Öffnen und Schließen des zweiten Verdichtungsraums P5 ist an einer Endfläche des zweistufigen Zylinders 350 angebracht. Eine Ablaßumkleidung 383 zum Umkleiden des zweiten Ablaßventils 382 ist an dem zweistufigen Zylinder 350 angebracht, und eine Ventilfeder 384 zum elastischen Stützen des zweiten Ablaßventils 382 ist in der Ablaßumkleidung 383 angeordnet.
Das erste Saugrohr 301 ist starr an das Gehäuse 300 gekuppelt, und ein Ende des ersten Saugrohrs 301 ist so an die Umkleidung 323 gekuppelt, die die Kammer 324 des ersten Saugstromwegs bildet, daß ein Kühlmittel, das in das erste Saugrohr 301 eingeleitet ist, direkt in den ersten Saugstromweg eingeleitet sein kann.
Das zweite Saugrohr 302 ist starr an das Gehäuse 300 gekuppelt, und ein Ende des zweiten Saugrohrs 302 ist so an das Gehäuse 300 gekuppelt, daß ein Kühlmittel, das in das zweite Saugrohr 302 eingeleitet ist, in das Gehäuse 300 eingeleitet sein kann.
Das Ablaßrohr 303 ist starr an das Gehäuse 300 gekuppelt, und ein Ende des Ablaßrohrs 303 ist starr so an eine Seite der Ablaßumkleidung 383 gekuppelt, daß das Ablaßrohr 303 mit dem Inneren der Ablaßumkleidung 383 verbunden sein kann.
Der Kolbenmotor 310 umfaßt einen äußeren Ständer 311, der zwischen dem vorderen Rahmen 320 und dem mittleren Rahmen 330 gekuppelt ist, einen inneren Ständer 312, der mit einem bestimmten Spalt in den äußeren Ständer 311 eingeführt und an eine äußere Umfangsfläche des vorderen Rahmens 320 oder des zweistufigen Zylinders 360 gekuppelt ist, und eine Bewegungsvorrichtung 313, die linear beweglich zwischen dem äußeren Ständer 311 und dem inneren Ständer 312 eingefügt ist. Die Bewegungsvorrichtung 313 ist so mit dem zweistufigen Kolben 360 verbunden, daß die linear hin- und hergehende Antriebskraft des Kolbenmotors 310 auf den zweistufigen Kolben 360 übertragen sein kann.
Eine Resonanzfedereinheit 390 zum Bewirken einer Resonanzbewegung des zweistufigen Kolbens 360 ist zwischen dem mittleren Rahmen 330 und dem hinteren Rahmen 340 eingerichtet. Die Resonanzfedereinheit 390 umfaßt eine Federstütze 391, die an den zweistufigen Kolben 360 gekuppelt ist, und Resonanzfedern 392 und 393, die an beide Seiten der Federstütze 391 gekuppelt sind.
Die erste Verdichtungseinheit umfaßt den zweistufigen Zylinder 350, den ersten Verdichtungsraum P4, der durch den zweistufigen Kolben 360 ausgebildet ist, den ersten Saugstromweg, das erste Saugventil 371, das erste Ablaßventil 372, das Ablaßloch 365 usw.
Die zweite Verdichtungseinheit umfaßt den zweistufigen Zylinder 350, den zweiten Verdichtungsraum P5, der durch den zweistufigen Kolben 360 ausgebildet ist, das zweite Saugventil 381, das zweite Ablaßventil 382 usw.
Es wird nun ein Betrieb des Kolbenverdichters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Wenn ein Strom an den Kolbenmotor 310 angelegt ist, steht ein Fluß, der zwischen dem äußeren Ständer 311 und dem inneren Ständer 312 ausgebildet ist, mit einem Fluß, der durch einen Magneten, welcher an der Bewegungsvorrichtung 313 vorgesehen ist, ausgebildet ist, elektrisch in Wechselwirkung, und dadurch wird die Bewegungsvorrichtung 131 linear hin- und herbewegt. Die lineare Hin- und Herbewegung der Bewegungsvorrichtung 313 ist so auf den zweistufigen Kolben 360, daß der zweistufige Kolben 360 in dem Zylinder 350 linear hin- und herbewegt ist.
Wie in 4 gezeigt, werden, wenn der zweistufige Kolben 360 nach rechts bewegt wird, Drücke im ersten Verdichtungsraum P4 und zweiten Verdichtungsraum P5 herabgesetzt und das erste Saugventil 371 und das zweite Saugventil 381 jeweils geöffnet. Wenn das erste Saugventil 371 geöffnet wird, wird ein Kühlmittel in den ersten Verdichtungsraum P4 mit einem niedrigen Druck durch den ersten Saugstromweg gesaugt. Wenn das zweite Saugventil 381 geöffnet wird, wird außerdem das Kühlmittel, das durch das zweite Saugrohr 302 in das Gehäuse 300 gesaugt ist, in den zweiten Verdichtungsraum P5 mit einem niedrigen Druck durch den Gasdurchgang 363 gesaugt.
Wie in 5 gezeigt werden, wenn sich der zweistufige Kolben 360 nach links bewegt, die Drücke im ersten Verdichtungsraum P4 und zweiten Verdichtungsraum P5 erhöht. Dabei sperrt das erste Saugventil 371 den ersten Saugstromweg und das zweite Saugventil 381 den Gasdurchgang 363. Wenn sich der zweistufige Kolben 360 weiter nach links bewegt, werden Volumen des ersten Verdichtungsraums P4 und des zweiten Verdichtungsraums P5 allmählich verringert und das Kühlmittel verdichtet. Wenn ein Druck des Kühlmittels über einem voreingestellten Druck liegt, werden das erste Ablaßventil 372 und das zweite Ablaßventil 382 jeweils geöffnet und das Kühlmittel, das in dem ersten Verdichtungsraum P4 und dem zweiten Verdichtungsraum P5 verdichtet ist, jeweils abgelassen.
Das Kühlmittel, das aus dem ersten Verdichtungsraum P4 abgelassen wird, wird durch das Ablaßloch 365 und den Gasdurchgang 363 in das Gehäuse 300 abgelassen, und das Kühlmittel, das aus dem zweiten Verdichtungsraum P5 abgelassen wird, wird durch die Ablaßumkleidung 383 und das Ablaßrohr 303 nach außerhalb des Gehäuses 300 abgelassen.
Das Kühlmittel, das in dem ersten Verdichtungsraum P4 verdichtet und in das Gehäuse 300 abgelassen ist, wird mit dem Kühlmittel gemischt, das durch das zweite Saugrohr 302 in das Gehäuse 300 gesaugt ist, und zum Zeitpunkt eines Saughubs durch den Gasdurchgang 363 in den zweiten Verdichtungsraum P5 gesaugt.
Das Kühlmittel, das in den zweiten Verdichtungsraum P5 gesaugt ist, ist das Kühlmittel, das einmal in dem ersten Verdichtungsraum P4 verdichtet wurde, und das einmal verdichtete Kühlmittel wird im zweiten Verdichtungsraum P5 nochmals verdichtet, um nach außerhalb des Gehäuses 300 abgelassen zu werden.
Die oben angegebenen Vorgänge werden wiederholt, um das Kühlmittel fortlaufend zweistufig zu verdichten.
6 ist eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform des Kolbenverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und in der gleiche Teile wie in 3 mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Wie gezeigt umfaßt der Kolbenverdichter gemäß der zweiten Ausführungsform ein Gehäuse 300, einen Kolbenmotor 310, der an einer Rahmeneinheit U angebracht ist, welche in dem Gehäuse 300 vorgesehen ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft, eine erste Verdichtungseinheit zum einstufigen Verdichten eines Kühlmittels, das direkt gesaugt ist, ohne das Innere des Gehäuses 300 zu durchlaufen, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors 310, und eine zweite Verdichtungseinheit zum zweistufigen Verdichten des Kühlmittels, das durch die erste Verdichtungseinheit einstufig verdichtet ist, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors 310.
Die Rahmeneinheit U und der Kolbenmotor 310 gemäß der zweiten Ausführungsform weisen dieselbe Bauweise wie die der ersten Ausführungsform auf. Demzufolge wird auf ihre detaillierte Erläuterung verzichtet.
Die erste und die zweite Verdichtungseinheit umfassen jeweils einen zweistufigen Zylinder 350 mit einem ersten und zweiten Zylinderloch 352 und 353 mit verschiedenen Innendurchmessern, die aufeinanderfolgend mit einer Stufe dazwischen ausgebildet und an der Rahmeneinheit U angebracht sind, einen zweistufigen Kolben 360 mit einem ersten Kolbenabschnitt 361 und einem zweiten Kolbenabschnitt 362, die den Innendurchmessern des ersten und zweiten Zylinderlochs 352 und 353 entsprechen und durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors 310 in dem zweistufigen Zylinder 350 linear hin- und herbewegt werden, ein erstes Saugventil 371 zum Öffnen und Schließen eines ersten Saugstromwegs zum direkten Leiten eines Kühlmittels, das in den ersten Verdichtungsraum P4, der durch den ersten Kolbenabschnitt 361 und das erste Zylinderloch 352 ausgebildet ist, gesaugt werden soll, ohne das Innere des Gehäuses 300 zu durchlaufen, ein erstes Ablaßventil 372 zum Steuern eines Stroms eines Kühlmittels, das aus dem ersten Verdichtungsraum P4 abgelassen ist, ein zweites Saugventil 381 zum Öffnen und Schließen des Gasdurchgangs 363 zum Leiten des Kühlmittels, das aus dem ersten Verdichtungsraum P4 abgelassen ist und in den zweiten Verdichtungsraum P5, der durch den zweiten Kolbenabschnitt 362 und das zweite Zylinderloch 353 ausgebildet ist, gesaugt werden soll, und ein zweites Ablaßventil 382 zum Steuern eines Stroms des Kühlmittels, das aus dem zweiten Verdichtungsraum P5 abgelassen ist.
Die oben genannte Bauweise gemäß der zweiten Ausführungsform ist dieselbe wie die gemäß der ersten Ausführungsform. Demzufolge wird auf ihre detaillierte Erläuterung verzichtet.
Die Resonanzfedereinheit 390 zum Bewirken einer Resonanzbewegung des zweistufigen Kolbens 360 weist dieselbe Bauweise wie die Resonanzfedereinheit 390 der ersten Ausführungsform auf.
Ein Saugrohr, das mit dem ersten Saugstromweg verbunden ist, und das Ablaßrohr 303, das mit der Ablaßseite verbunden ist, sind jeweils an das Gehäuse 300 gekuppelt.
Ein Ende des Saugrohrs ist an die Umkleidung 323 gekuppelt, die die Kammer 324 des ersten Saugstromwegs bildet, so dass ein Kühlmittel, das in das Saugrohr eingeleitet ist, direkt in den ersten Saugstromweg eingeleitet sein kann.
Außerdem ist ein Ende des Ablaßrohrs 303 starr so an eine Seite der Ablaßumkleidung 383 gekuppelt, daß das Ablaßrohr 303 mit dem Inneren der Ablaßumkleidung 383 verbunden sein kann.
Es wird im folgenden ein Betrieb des Kolbenverdichters gemäß der zweiten Ausführungsform erläutert.
Wenn ein Strom an den Kolbenmotor 310 angelegt ist, wird die Bewegungsvorrichtung 313 des Kolbenmotors 310 linear hin- und herbewegt, und die lineare Hin- und Herbewegung der Bewegungsvorrichtung 313 wird auf den zweistufigen Kolben 360 übertragen, um den zweistufigen Kolben 360 in dem zweistufigen Zylinder 350 linear hin- und her zu bewegen.
Wenn der zweistufige Kolben 360 in dem zweistufigen Zylinder 350 linear hin- und herbewegt wird, ändern sich simultan Volumen des ersten Verdichtungsraums P4 und des zweiten Verdichtungsraums P5. Infolgedessen wird ein Kühlmittel durch das Saugrohr 304 und den ersten Saugstromweg direkt in den ersten Verdichtungsraum P4 gesaugt, verdichtet und dann in das Gehäuse 300 abgelassen. Das einmal verdichtete und in das Gehäuse 300 abgelassene Kühlmittel wird durch den Gasdurchgang 363 in den zweiten Verdichtungsraum P5 gesaugt und dann nochmals verdichtet. Dann wird das Kühlmittel, das in dem zweiten Verdichtungsraum P5 nochmals verdichtet ist, durch das Ablaßrohr 303 nach außerhalb des Gehäuses 300 abgelassen.
Die oben angegebenen Vorgänge werden wiederholt, um das Kühlmittel fortlaufend zweistufig zu verdichten.
Gemäß dem Kolbenverdichter der zweiten Ausführungsform ist ein Saugrohr 304 und ein Ablaßrohr 303 vorgesehen, so daß ein Kühlmittel, das in das Saugrohr 304 gesaugt ist, sequentiell im ersten Verdichtungsraum P4 und im zweiten Verdichtungsraum P5 zweimal verdichtet wird. Dann wird das zweimal verdichtete Kühlmittel durch das Ablaßrohr 303 nach außerhalb des Gehäuses 300 abgelassen.
Wie in 7 gezeigt umfaßt eine Kältemaschine mit dem Kolbenverdichter der vorliegenden Erfindung einen Körper 400, der mit einer Gefrierkammer und einer Kühlkammer versehen ist, einen Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite und einen Verdampfer 420 auf der Kühlkammerseite, die an dem Körper 400 angebracht sind, wobei die Kältemaschine mit dem Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite und dem Verdampfer 420 auf der Kühlkammerseite verbunden ist.
Der Kolbenverdichter umfaßt ein Gehäuse 300, das an dem Körper angebracht ist, einen Kolbenmotor 310, der an der Rahmeneinheit U angebracht ist, welche in dem Gehäuse 300 vorgesehen ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft, eine erste Verdichtungseinheit zum direkten Saugen eines Kühlmittels, das den Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite durchlaufen hat, und folgendem Verdichten des Kühlmittels durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors 310 und eine zweite Verdichtungseinheit zum Verdichten eines gemischten Kühlmittels, das eine Kombination eines Kühlmittels, das über den Verdampfer 420 auf der Kühlkammerseite eingeleitet ist, und eines Kühlmittels ist, das aus der ersten Verdichtungseinheit abgelassen ist.
Der Kolbenverdichter der zweiten Ausführungsform weist dieselbe Bauweise wie der der ersten Ausführungsform auf und kann ebenfalls in der Kältemaschine von 7 genutzt sein. Demzufolge wird auf detaillierte Erläuterungen verzichtet.
Ein erstes Saugrohr 301 des Kolbenverdichters ist mit dem Verdampfer 410 der Gefrierkammerseite verbunden, und ein zweites Saugrohr 302 des Kolbenverdichters ist mit dem Verdampfer 420 der Kühlkammerseite verbunden.
Bezugszeichen 430 bezeichnet einen Kondensator.
Es wird im folgenden ein Betrieb der Kältemaschine mit dem Kolbenverdichter der vorliegenden Erfindung erläutert.
Wenn die Kältemaschine in Betrieb ist, wird der Kolbenverdichter betrieben und dadurch ein Kühlmittel, das in dem Kolbenverdichter verdichtet wird, zum Kondensator abgelassen. Das Kühlmittel, das den Kondensator durchlaufen hat, geht in einen flüssigen Zustand über. Ein Teil des flüssigen Kühlmittels wird in den Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite eingeleitet, und der Rest davon wird in den Verdampfer 420 auf der Kühlkammerseite eingeleitet. Das Kühlmittel, das über den Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite in einen gasförmigen Zustand umgewandelt wurde, wird über das zweite Saugrohr 302 in die zweite Verdichtungseinheit des Kolbenverdichters eingeleitet.
Während das Kühlmittel durch den Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite verdampft wird, wird Außenwärme absorbiert und dadurch Kühlluft ausgebildet, und während das Kühlmittel durch den Verdampfer 420 auf der Kühlkammerseite verdampft wird, wird Außenwärme absorbiert und dadurch Kühlluft ausgebildet. Das Kühlmittel, das den Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite durchlaufen hat, weist einen niedrigeren Druck als das Kühlmittel auf, das den Verdampfer 420 auf der Kühlkammerseite durchlaufen hat. Dementsprechend ist der Druck des Kühlmittels, das in das erste Saugrohr 301 eingeleitet ist, verhältnismäßig niedriger als der Druck des Kühlmittels, das in das zweite Saugrohr 302 eingeleitet ist.
Der Kolbenverdichter der zweiten Ausführungsform ist auf dieselbe Art und Weise betrieben wie der der ersten Ausführungsform.
Das Kühlmittel, das in die erste Verdichtungseinheit eingeleitet ist, wird einmal verdichtet und dann in das Innere des Gehäuses 300 abgelassen. Das Kühlmittel, das aus der ersten Verdichtungseinheit abgelassen ist, wird mit dem Kühlmittel gemischt, das durch das zweite Saugrohr 302 in das Gehäuse 300 eingeleitet ist. Das gemischte Kühlmittel wird in der zweiten Verdichtungseinheit verdichtet und zum Kondensator 430 abgelassen.
Während die oben genannten Vorgänge wiederholt werden, wird durch den Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite und den Verdampfer 420 auf der Kühlkammerseite fortlaufend Kühlluft gebildet.
Bei der Kältemaschine mit dem Kolbenverdichter der vorliegenden Erfindung wird das Kühlmittel, das den Verdampfer 410 auf der Gefrierkammerseite durchlaufen hat und einen verhältnismäßig niedrigeren Druck aufweist, einmal durch die erste Verdichtungseinheit verdichtet. Dann wird das verdichtete Kühlmittel mit dem Kühlmittel gemischt, das den Verdampfer 420 auf der Kühlkammerseite durchlaufen hat und einen verhältnismäßig höheren Druck aufweist. Das gemischte Kühlmittel wird durch die zweite Verdichtungseinheit nochmals verdichtet, wodurch eine Belastung des Kolbenverdichters verringert ist.
Wie oben angegeben verdichtet der Kolbenverdichter der vorliegenden Erfindung durch Benutzung eines Kolbenmotors 310, eines zweistufigen Zylinders 350 und eines zweistufigen Kolbens 360 ein Kühlmittel nacheinander zweimal, wodurch Komponenten vereinfacht, eine Fertigung erleichtert, Fertigungskosten verringert und eine Produktivität gesteigert ist.
Außerdem wird, wenn sich der zweistufige Kolben 360 in dem zweistufigen Zylinder 350 durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors 310 in eine Richtung bewegt, das Kühlmittel simultan im ersten Verdichtungsraum P4 und im zweiten Verdichtungsraum P5 verdichtet. Dementsprechend ist der Hub des zweistufigen Kolbens 360 leichter und präziser gesteuert, wodurch die Verdichtungseffizienz gesteigert ist.
Außerdem wird gemäß der Kältemaschine mit dem Kolbenverdichter der vorliegenden Erfindung das Kühlmittel nacheinander zweimal in dem Kolbenverdichter verdichtet, wodurch die Belastung des Kolbenverdichters verringert ist. Dementsprechend ist die Effizienz des Kolbenverdichters erhöht und die Effizienz der Kältemaschine erhöht. Außerdem sind die Fertigungskosten der Kältemaschine verringert, da die Fertigungskosten des Kolbenverdichters verringert sind und dadurch eine Produktivität desselben erhöht ist.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, daß die benutzten Worte beschreibende und veranschaulichende Worte statt einschränkende Worte sind. Es können innerhalb des Anwendungsbereichs der beiliegenden Ansprüche, wie derzeit angegeben und wie ergänzt, Änderungen vorgenommen werden, ohne von Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen. Obgleich die Erfindung hierin unter Bezugnahme auf besondere Mittel, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die hierin offenbarten Besonderheiten zu beschränken. Stattdessen erstreckt sich die Erfindung auf alle funktionell äquivalente Gefüge, Verfahren und Nutzungen, die in den Anwendungsbereich der beiliegenden Ansprüche fallen.
Die hierin gezeigten Besonderheiten sind nur beispielhaft und zum Zweck einer veranschaulichenden Besprechung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und zum Vorsehen dessen vorgelegt, von dem man glaubt, daß es die nützlichste und ohne weiteres verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung detaillierter zu zeigen, als sie zum grundsätzlichen Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind, die Beschreibung ist mit den Zeichnungen vorgenommen, die es dem Fachmann offensichtlich machen, wie die Ausbildungen der vorliegenden Erfindung in der Praxis ausgeführt sein können.

Claims

Kolbenverdichter, umfassend: ein Gehäuse (300); einen Kolbenmotor (310), der an einer Rahmeneinheit (U) angebracht ist, welche in dem Gehäuse (300) vorgesehen ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft; eine erste Verdichtungseinheit zum Verdichten eines Kühlmittels, das direkt gesaugt ist, ohne in das Innere des Gehäuses (300) eingeleitet zu sein, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors (310); und eine zweite Verdichtungseinheit zum Verdichten eines gemischten Kühlmittels durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors (310), wobei das gemischte Kühlmittel eine Mischung aus einem Kühlmittel, das in das Gehäuse (300) eingeleitet ist, und einem Kühlmittel, das durch die erste Verdichtungseinheit verdichtet ist, umfaßt.
Kolbenverdichter nach Anspruch 1, wobei die erste Verdichtungseinheit und die zweite Verdichtungseinheit folgendes umfassen: einen zweistufigen Zylinder (350), der eine erste und eine zweite Zylinderbohrung (352, 353) mit verschiedenen Innendurchmessern mit einer abgestuften Oberfläche (354) dazwischen aufweist und an der Rahmeneinheit angebracht ist; einen zweistufigen Kolben (360) mit einem ersten Kolbenabschnitt (361) und einem zweiten Kolbenabschnitt (362) mit Durchmessern, die so konfiguriert sind, daß sie den Durchmessern der ersten und zweiten Zylinderbohrung (352, 353) entsprechen und durch die Antriebskraft des Kolbenmotors (310) in dem zweistufigen Zylinder (350) linear hin- und herbewegt sind; ein erstes Saugventil (371) zum Öffnen und Schließen eines ersten Saugstromwegs zum direkten Einleiten eines Kühlmittels in einen ersten Verdichtungsraum (P4), der durch den ersten Kolbenabschnitt (361) und die erste Zylinderbohrung (352) ausgebildet ist, ohne in ein Inneres des Gehäuses (300) eingeleitet zu sein; ein erstes Ablaßventil (372) zum Steuern eines Kühlmittelstroms, das aus dem ersten Verdichtungsraum (P4) abgelassen ist; ein zweites Saugventil (381) zum Öffnen und Schließen eines Gasdurchgangs (363) zum Steuern eines Stroms des Kühlmittels, das aus dem ersten Verdichtungsraum (P4) abgelassen ist und von Kühlmittel, das in das Gehäuse (300) in einen zweiten Verdichtungsraum (P5) eingeleitet ist, der durch den zweiten Kolbenabschnitt (362) und die zweite Zylinderbohrung (353) ausgebildet ist; und ein zweites Ablaßventil (382) zum Steuern eines Kühlmittelstroms, der aus dem zweiten Verdichtungsraum (P5) abgelassen ist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 2, wobei der erste Saugstromweg mit einer Kammer (324) mit einem Raum zum Verdampfen eines flüssigen Kühlmittels versehen ist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 3, wobei die Kammer (324) folgendes umfaßt: eine Öffnung (321), die auf einer Seite der Rahmeneinheit ausgebildet ist; und eine Umkleidung (323) zum Umkleiden der Öffnung (321).
Kolbenverdichter nach Anspruch 2, wobei ein erstes Saugrohr (301), das mit dem ersten Saugstromweg verbunden ist, ein zweites Saugrohr (302), das mit einem Inneren des Gehäuses (300) verbunden ist, und ein Ablaßrohr (303), das mit einer Ablaßseite verbunden ist, an das Gehäuse (300) gekuppelt sind.
Kolbenverdichter nach Anspruch 2, wobei die abgestufte Oberfläche (354) zwischen der ersten Zylinderbohrung (352) und der zweiten Zylinderbohrung (353) des zweistufigen Zylinders (350) senkrecht zu Mittellinien der ersten und zweiten Zylinderbohrung (352, 353) steht und eine abgestufte Oberfläche (364) zwischen dem ersten Kolbenabschnitt (361) und dem zweiten Kolbenabschnitt (362) des zweistufigen Kolbens (360) senkrecht zu Mittellinien des ersten und zweiten Kolbenabschnitts (361, 362) steht.
Kolbenverdichter nach Anspruch 2, wobei der Gasdurchgang (363) in dem zweistufigen Kolben (360) vorgesehen ist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 2, wobei der erste Saugstromweg folgendes umfaßt: eine erste Saugöffnung (322) in der Rahmeneinheit; und eine zweite Saugöffnung (355) in dem zweistufigen Zylinder (350) zum Verbinden der ersten Saugöffnung (322) und des ersten Verdichtungsraums (P4).
Kolbenverdichter, umfassend: ein Gehäuse (300); einen Kolbenmotor (310), der an einer Rahmeneinheit angebracht ist, welche in dem Gehäuse (300) vorgesehen ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft; eine erste Verdichtungseinheit zum Verdichten eines Kühlmittels, das direkt gesaugt ist, ohne in ein Inneres des Gehäuses (300) eingeleitet zu sein, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors (310); und eine zweite Verdichtungseinheit zum erneuten Verdichten des Kühlmittels, das durch die erste Verdichtungseinheit verdichtet ist, durch Empfangen der Antriebskraft des Kolbenmotors (310), wobei die erste Verdichtungseinheit und die zweite Verdichtungseinheit folgendes umfassen: einen zweistufigen Zylinder (350), der eine erste und eine zweite Zylinderbohrung (352, 353) mit verschiedenen Innendurchmessern mit einer abgestuften Oberfläche (354) dazwischen aufweist und an der Rahmeneinheit angebracht ist; einen zweistufigen Kolben (360) mit einem ersten Kolbenabschnitt (361) und einem zweiten Kolbenabschnitt (362) mit Durchmessern, die den Durchmessern der ersten und zweiten Zylinderbohrung (352, 353) entsprechen und durch die Antriebskraft des Kolbenmotors (310) in dem zweistufigen Zylinder (350) linear hin- und herbewegt sind; ein erstes Saugventil (371) zum Öffnen und Schließen eines ersten Saugstromwegs zum direkten Einleiten eines Kühlmittels in einen ersten Verdichtungsraum (P4), der durch den ersten Kolbenabschnitt (361) und die erste Zylinderbohrung (352) ausgebildet ist, ohne in ein Inneres des Gehäuses (300) eingeleitet zu sein; ein erstes Ablaßventil (372) zum Öffnen und Schließen des ersten Verdichtungsraums (P4); ein zweites Saugventil (381) zum Öffnen und Schließen eines Gasdurchgangs (363) zum Steuern eines Stroms des Kühlmittels, das aus dem ersten Verdichtungsraum (P4) in einen zweiten Verdichtungsraum (P5) abgelassen ist, welcher durch den zweiten Kolbenabschnitt (362) und die zweite Zylinderbohrung (353) ausgebildet ist; und ein zweites Ablaßventil (382) zum Steuern eines Stroms des Kühlmittels, das aus dem zweiten Verdichtungsraum (P5) abgelassen ist, wobei der Gasdurchgang (363) in dem zweistufigen Kolben (360) vorgesehen ist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 9, wobei der erste Saugstromweg mit einer Kammer (324) mit einem Raum zum Verdampfen eines flüssigen Kühlmittels versehen ist.
Kolbenverdichter nach Anspruch 10, wobei die Kammer (324) folgendes umfaßt: eine Öffnung (321) auf einer Seite der Rahmeneinheit; und eine Umkleidung (323) zum Umkleiden der Öffnung (321).
Kolbenverdichter nach Anspruch 9, wobei ein Saugrohr (301), das mit dem ersten Saugstromweg verbunden ist, und ein Ablaßrohr (303), das mit einer Ablaßseite verbunden ist, an das Gehäuse (300) gekuppelt sind.
Kolbenverdichter nach Anspruch 9, wobei eine abgestufte Oberfläche (354) zwischen der ersten Zylinderbohrung (352) und der zweiten Zylinderbohrung (353) des zweistufigen Zylinders (350) senkrecht zu Mittellinien der ersten und zweiten Zylinderbohrung (352, 353) steht und eine abgestufte Oberfläche (364) zwischen dem ersten Kolbenabschnitt (361) und dem zweiten Kolbenabschnitt (362) des zweistufigen Kolbens (360) senkrecht zu Mittellinien des ersten und zweiten Kolbenabschnitts (361, 362) steht.
Kolbenverdichter nach Anspruch 9, wobei der erste Saugstromweg folgendes umfaßt: eine erste Saugöffnung (322) in der Rahmeneinheit; und eine zweite Saugöffnung (355) in dem zweistufigen Zylinder (350) zum Verbinden der ersten Saugöffnung (322) und des ersten Verdichtungsraums (P4).
Kältemaschine, die einen Körper (400) aufweist, der mit einem Gefrierfach und einem Kühlfach versehen ist und einen Gefrierfachverdampfer (410) und einen Kühlfachverdampfer (420) aufweist, welche an dem Körper (400) angebracht sind, und einen Kolbenverdichter beinhaltet, wobei die Kältemaschine folgendes umfaßt: ein Gehäuse (300), das an dem Körper (400) angebracht ist; einen Kolbenmotor (310), der an einer Rahmeneinheit angebracht ist, welche in dem Gehäuse (300) bereitgestellt ist, zum Erzeugen einer linearen, hin- und hergehenden Antriebskraft; eine erste Verdichtungseinheit, die ein Kühlmittel empfängt, das das Gefrierfach durchlaufen hat, und das Kühlmittel durch die Antriebskraft des Kolbenmotors (310) verdichtet; und eine zweite Verdichtungseinheit zum Verdichten eines gemischten Kühlmittels, wobei das gemischte Kühlmittel eine Mischung aus einem Kühlmittel, das über den Kühlfachverdampfer (420) in das Gehäuse (300) eingeleitet ist, und einem Kühlmittel, das aus der ersten Verdichtungseinheit abgelassen ist, umfaßt.
Kältemaschine nach Anspruch 15, wobei sich ein erstes Saugrohr (301), das den Gefrierfachverdampfer (410) und die erste Verdichtungseinheit verbindet, durch das Gehäuse (300) erstreckt.
Kältemaschine nach Anspruch 15, wobei sich ein zweites Saugrohr (302), das den Kühlfachverdampfer (420) und die zweite Verdichtungseinheit verbindet, durch das Gehäuse (300) erstreckt.
Verdichter, umfassend: ein Gehäuse (300); einen Antriebsmechanismus, der eine lineare, hin- und hergehende Antriebskraft erzeugt; eine erste Kammer, in die ein Kühlmittel von außerhalb des Gehäuses (300) eingeleitet ist, wobei das Kühlmittel in der ersten Kammer durch Einwirkung des Antriebsmechanismus verdichtet und an eine zweite Kammer abgelassen wird; die zweite Kammer, die das Kühlmittel, welches in der ersten Kammer verdichtet wurde, aufnimmt und das verdichtete Kühlmittel mit zusätzlichem Kühlmittel mischt, um ein gemischtes Kühlmittel bereitzustellen; und eine dritte Kammer, in die das gemischte Kühlmittel eingeleitet ist und durch Einwirkung des Antriebsmechanismus weiter verdichtet wird, wobei das verdichtete, gemischte Kühlmittel an eine Außenseite des Gehäuses (300) abgelassen wird, wobei die Verdichtung des Kühlmittels in der ersten Kammer und die Verdichtung des gemischten Kühlmittels in der zweiten Kammer simultan erfolgt.
Verdichter nach Anspruch 18, wobei die erste, zweite und dritte Kammer eine Verdichtungseinheit umfassen, wobei die Verdichtungseinheit einen zweistufigen Zylinder (350) mit einer ersten und zweiten Zylinderbohrung (352, 353) mit verschiedenen Durchmessern und einen zweistufigen Kolben (360) mit einem ersten Kolbenabschnitt (361) und einem zweiten Kolbenabschnitt (362) mit Durchmessern, die so konfiguriert sind, daß sie den Durchmessern der ersten und zweiten Zylinderbohrung (352, 353) entsprechen; ein erstes Ventil zum Öffnen und Schließen eines Stromwegs zum Leiten von Kühlmittel in eine erste Kammer; ein zweites Ventil zum Steuern des Ablassens von verdichtetem Kühlmittel von der ersten Kammer in die zweite Kammer; ein drittes Ventil zum Steuern eines Stroms von gemischtem Kühlmittel von der zweiten Kammer in die dritte Kammer; und ein viertes Ventil zum Steuern eines Stroms des verdichteten, gemischten Kühlmittels von der dritten Kammer nach außerhalb des Gehäuses (300) umfaßt.
Verdichter nach Anspruch 18, ferner umfassend eine erste Kühlmittelleitung, die sich von außerhalb des Gehäuses zur ersten Kammer erstreckt; eine zweite Kühlmittelleitung, die sich von außerhalb des Gehäuses in das Gehäuse erstreckt; und eine dritte Kühlmittelleitung zum Ablassen des verdichteten, gemischten Kühlmittels aus der dritten Kammer zur Außenseite des Gehäuses.
Verdichter nach Anspruch 19, wobei die zweite Kammer einen Innenraum des zweistufigen Kolbens (360) umfaßt.
Verdichter nach Anspruch 19, wobei die erste und dritte Kammer in Räumen vorgesehen sind, die durch den zweistufigen Zylinder (350) und den zweistufigen Kolben (360) definiert sind.