DE112004002953T5

DE112004002953T5 - Linearkompressor

Info

Publication number: DE112004002953T5
Application number: DE112004002953T
Authority: DE
Inventors: Bong-Jun Changwon Choi; Chang-Yong Jang; Man-Seok Geoje Cho; Shin-Hyun Park; Hyun Changwon Kim; Jong-Min Shin; Young-Hoan Changwon Jeon; Chul-Gi Changwon Roh
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2007-08-02
Also published as: BRPI0419019A; CN101010510A; JP2008511789A; CN100510395C; WO2006025617A1; US20080213108A1

Abstract

Linearkompressor mit:
einem festen Element mit einem Kompressionsraum im Inneren;
einem beweglichen Element, das im festen Element in der axialen Richtung linear hin- und herläuft, um Kühlmittel in den Kompressionsraum zu saugen und sie zu komprimieren;
einer oder mehreren Federn, die so installiert sind, dass sie das bewegliche Element in seiner Bewegungsrichtung elastisch halten, wobei die Federkonstanten derselben aufgrund der Last variieren; und
einem Linearmotor, der in Verbindung mit dem beweglichen Element installiert ist, um es in der axialen Richtung linear hin- und herzubewegen, wobei seine Betriebsfrequenz mit der natürlichen Frequenz des beweglichen Elements in Abhängigkeit von den Federkonstanten synchronisiert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Linearkompressor, der eine Last aktiv handhaben kann und den Betrieb dadurch effizient ausführen kann, dass die Betriebsfrequenz mit einer aufgrund der Last variierenden natürlichen Frequenz eines beweglichen Elements synchronisiert wird.
HINTERGRUNDBILDENDE TECHNIK
Kompressoren, die mechanische Geräte zur Druckerhöhung durch Empfangen von Energie von einem Energieeinheitssystem wie einem Elektromotor oder einer Turbine sind, und die Luft, Kühlmittel oder andere verschiedene Betriebsgase komprimieren, werden in weitem Umfang für Haushaltsgeräte wie Kühlschränke und Klimaanlagen oder auf allen industriellen Gebieten verwendet.
Kompressoren werden grob in Hubkompressoren mit einem Kompressionsraum, durch den Betriebgase zwischen einem Kolben und einem Zylinder angesaugt oder ausgestoßen werden, wobei der Kolben innerhalb des Zylinders linear hin- und herbewegt werden kann, um Kühlmittel zu komprimieren, Rotationskompressoren mit einem Kompressionsraum, durch den Betriebsgase zwischen einer sich exzentrisch drehenden Rolle und einem Zylinder angesaugt oder ausgestoßen werden, wobei die Rolle exzentrisch auf den Innenwänden des Zylinders rollt, um Kühlmittel zu komprimieren, und Spiralkompressoren mit einem Kompressionsraum, durch den Betriebsgase zwischen einer umlaufenden Spirale und einer festen Spirale angesaugt oder ausgestoßen werden, wobei die umlaufende Spirale mit der festen Spirale gedreht werden kann, um Kühlmittel zu komprimieren, unterteilt.
In jüngerer Zeit wurden, unter den Hubkompressoren, Linearkompressoren wegen ihrer Kompressionseffizienz und einfachen Konstruktion wegen eines Beseitigens mechanischer Verluste durch Bewegungswandlung durch direktes Verbinden eines Kolbens mit einem eine lineare Hin- und Herbewegung ausführenden Antriebsmotor in Massen hergestellt.
Ein Linearkompressor, der Kühlmittel unter Verwendung einer linearen Antriebskraft des Motors komprimiert und ausstößt, verfügt über eine Kompressionseinheit aus einem Zylinder und einem Kolben zum Komprimieren von Kühlmittelgasen sowie eine Antriebseinheit aus einem Linearmotor zum Liefern einer Antriebskraft an die Kompressionseinheit.
Genauer gesagt, ist bei einem Linearkompressor der Zylinder fest in einem geschlossenen Behälter installiert, und der Kolben ist so im Zylinder installiert, dass er eine lineare Hin- und Herbewegung ausführt. Wenn der Kolben linear im Zylinder hin- und herläuft, werden Kühlmittel in einen Kompressionsraum im Zylinder gesaugt, komprimiert und ausgestoßen. Im Kompressionsraum sind eine Saugventilanordnung und eine Ausstoßventilanordnung installiert, um das Ansaugen und Ausstoßen der Kühlmittel entsprechend dem Innendruck im Kompressionsraum zu kontrollieren.
Außerdem wird der Linearmotor zum Erzeugen einer Linearbewegungskraft für den Kolben so installiert, dass er mit diesem verbunden wird. Ein Innenstator und ein Außenstator, die durch Aufschichten mehrerer Laminate am Umfang des Zylinders in der Umfangsrichtung aufgebaut werden, sind mit einem vorbestimmten Spalt am Linearmotor installiert. Innerhalb des Innenstators oder des Außenstators wird eine Spule aufgewickelt, und im Zwischenraum zwischen dem Innenstator und dem Außenstator wird ein mit dem Kolben zu verbindender Permanentmagnet installiert.
Hierbei wird der Permanentmagnet so installiert, dass er in der Bewegungsrichtung des Kolbens beweglich ist und durch eine elektromagnetische Kraft, wie sie erzeugt wird, wenn ein Strom durch die Wicklung fließt, in der Bewegungsrichtung des Kolbens linear hin- und herbewegt wird. Normalerweise wird der Linearmotor mit einer konstanten Betriebsfrequenz f_c betrieben, und der Kolben wird mit einem vorbestimmten Hub S linear hin- und herbewegt.
Andererseits sind verschiedene Federn installiert, um den Kolben elastisch in der Bewegungsrichtung zu halten, obwohl er durch den Linearmotor linear hin- und herbewegt wird. Genauer gesagt, wird eine Schraubenfeder, die eine Art einer mechanischen Feder ist, so installiert, dass sie durch den geschlossenen Behälter und den Zylinder elastisch in der Bewegungsrichtung des Kolbens gehalten wird. Auch dienen die in den Kompressionsraum gesaugten Kühlmittel als Gasfeder.
Die Schraubenfeder verfügt über eine konstante mechanische Federkonstante K_m, und die Gasfeder verfügt über eine Gasfederkonstante K_g, die durch die Last variiert. Eine natürliche Frequenz f_n (oder des Linearkompressors) wird unter Berücksichtigung der mechanischen Federkonstante K_m und der Gasfederkonstante K_g berechnet.
Die so berechnete natürliche Frequenz f_n bestimmt die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors. Die Effizienz des Linearmotors wird dadurch verbessert, dass seine Betriebsfrequenz f_c mit seiner natürlichen Frequenz f_n gleichgesetzt wird, d. h., dass er im Resonanzzustand betrieben wird.
Demgemäß fließt im Linearkompressor, wenn dem Linearmotor ein Strom zugeführt wird, dieser Strom durch die Wicklung, um durch Wechselwirkungen mit dem Außenstator und dem Innenstator eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, und der Permanentmagnet und der mit ihm verbundene Kolben werden durch die elektromagnetische Kraft linear hin- und herbewegt.
Hierbei wird der Linearmotor mit der konstanten Betriebsfrequenz f_c betrieben. Die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors wird mit der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens gleichgesetzt, so dass der Linearmotor im Resonanzzustand betrieben werden kann, um die Effizienz zu maximieren.
Wie oben beschrieben, ändert sich der Innendruck im Kompressionsraum, wenn der Kolben linear im Zylinder hin- und herbewegt wird. Die Kühlmittel werden in den Kompressionsraum gesaugt, komprimiert und ausgestoßen, was mit Änderungen des Innendrucks des Kompressionsraums einhergeht.
Der Linearkompressor ist so aufgebaut, dass er mit einer Betriebsfrequenz f_c betrieben wird, die mit der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens übereinstimmt, die durch die mechanische Federkonstante K_m der Schraubenfeder und die Gasfederkonstante K_g der Gasfeder unter derjenigen Last, die zum Designzeitpunkt für den Linearmotor angenommen wurde, berechnet wurde. Daher wird der Linearmotor lediglich bei der beim Design berücksichtigten Last im Resonanzzustand betrieben, um die Effizienz zu verbessern.
Da jedoch die tatsächliche Last des Linearkompressors variiert, ändern sich die Gasfederkonstante K_g der Gasfeder und die aus dieser berechnete natürliche Frequenz f_n des Kolbens.
Genauer gesagt, wird, wie es in der 1A dargestellt ist, die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors zum Designzeitpunkt so bestimmt, dass sie in einem mittleren Lastbereich mit der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens übereinstimmt. Selbst wenn die Last variiert, wird der Linearmotor mit der konstanten Betriebsfre quenz f_c betrieben. Wenn jedoch die Last zunimmt, nimmt die natürliche Frequenz f_n des Kolbens zu.
Formel 1
Hierbei repräsentiert f_n die natürliche Frequenz des Kolbens, K_m und K_g repräsentieren die mechanische Federkonstante bzw. die Gasfederkonstante, und M repräsentiert die Kolbenmasse.
Im Allgemeinen wird, da die Gasfederkonstante K_g innerhalb der Gesamtfederkonstante K_t einen kleinen Anteil hat, die Gasfederkonstante K_g vernachlässigt oder auf einen konstanten Wert eingestellt. Die Kolbenmasse M und die mechanische Federkonstante K_m werden ebenfalls auf konstante Werte eingestellt. Daher wird die natürliche Frequenz f_n des Kolbens durch die obige Formel 1 als konstanter Wert berechnet.
Jedoch steigt der Druck und die Temperatur der Kühlmittel im eingeschränkten Raum umso mehr an, je mehr die aktuelle Last ansteigt. Demgemäß steigt die Elastizitätskraft der Gasfeder selbst an, wodurch die Gasfederkonstante K_g zunimmt. Auch nimmt die proportional zur Gasfederkonstante K_g berechnete natürliche Frequenz f_n des Kolbens zu.
Gemäß den 1A und 1B sind die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors und die natürliche Frequenz f_n des Kolbens im mittleren Lastbereich identisch, so dass der Kolben so betrieben werden kann, dass er den oberen Totpunkt (OT) erreicht, um dadurch den Kompressionsvorgang stabil auszuführen. Außerdem wird der Linearmotor im Resonanzzustand betrieben, wodurch die Effizienz des Linearkompressors maximiert ist.
Jedoch wird die natürliche Frequenz f_n des Kolbens in einem niedrigen Lastbereich kleiner als die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors, und so wird der Kolben über den OT hinaus verschoben, wodurch eine übermäßige Kompressionskraft ausgeübt wird. Darüber hinaus werden der Kolben und der Zylinder durch Reibung abgenutzt. Da der Linearmotor nicht im Resonanzzustand arbeitet, ist die Effizienz des Linearkompressors verringert.
Außerdem wird die natürliche Frequenz f_n des Kolbens in einem hohen Lastbereich größer als die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors, und so erreicht der Kolben den OT nicht, wodurch die Kompressionskraft verringert ist. Der Linearmotor wird nicht im Resonanzzustand betrieben, wodurch die Effizienz des Linearkompressors abnimmt.
Im Ergebnis variiert beim herkömmlichen Linearkompressor die natürliche Frequenz f_n des Kolbens, wenn die Last variiert, jedoch bleibt die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors konstant. Daher wird der Linearmotor nicht im Resonanzzustand betrieben, was zu niedriger Effizienz führt. Ferner kann der Linearkompressor die Last nicht aktiv handhaben und schnell bewältigen.
Andererseits wird beim herkömmlichen Linearkompressor, um die Last aktiv zu handhaben und schnell zu bewältigen, die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors dadurch variiert, dass der Eingangsstrom proportional zur Last gesteuert wird. Insbesondere wird bei einem Linearkompressor die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors so kontrolliert, dass sie im Bereich niedriger Last stärker abgesenkt wird. So erfolgt keine Kompression im Resonanzzustand, wodurch die Effizienz des Linearkompressors schwerwiegend verringert ist. Jedoch ändert sich, da die Effizienz des Gesamtkühlzyklus erhöht wird, die Gesamteffizienz nicht allzu sehr.
Um selbst im Bereich niedriger Last die Kompression im Resonanzzustand auszuführen, soll der herkömmliche Linearkompressor in solcher im Niederfrequenzbereich betrieben werden, dass die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens gleich sein kann. Jedoch ist es bei einem Linearkompressor mit großer mechanischer Federkonstante K_m schwierig, die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors durch Einstellen des Eingangsstroms auf eine niedrige Frequenz zu kontrollieren. Ferner kann der Linearkompressor die Kompressionskapazität nicht effizient variieren.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde zum Lösen der obigen Probleme geschaffen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Linearkompressor zu schaffen, der unabhängig von Lastvariationen dadurch im Resonanzzustand betrieben werden kann, dass selbst dann, wenn die natürliche Frequenz des Kolbens aufgrund der Last variiert, die Betriebsfrequenz des Linearkompressors mit der natürlichen Frequenz des Kolbens synchronisiert wird.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Linearkompressor zu schaffen, der dadurch die Kompressionskapazität effizient variieren kann, dass es ermöglicht wird, dass ein Linearkompressor gleichzeitig oder individuell die Betriebsfrequenz aufgrund der Last variiert und den Hub eines Kolbens steuert.
Um die oben beschriebenen Aufgaben der Erfindung zu lösen, ist ein Linearkompressor mit Folgendem geschaffen: einem festen Element mit einem Kompressionsraum im Inneren; einem beweglichen Element, das im festen Element in der axialen Richtung linear hin- und herläuft, um Kühlmittel in den Kompressionsraum zu saugen und sie zu komprimieren; einer oder mehreren Federn, die so installiert sind, dass sie das bewegliche Element in seiner Bewegungsrichtung elastisch halten, wobei die Federkonstanten derselben aufgrund der Last variieren; und einem Linearmotor, der in Verbindung mit dem beweglichen Element installiert ist, um es in der axialen Richtung linear hin- und herzubewegen, wobei seine Betriebsfrequenz mit der natürlichen Frequenz des beweglichen Elements synchronisiert wird.
Vorzugsweise variieren die Federkonstanten der Federn proportional zur Last und die Betriebsfrequenz des Linearmotors proportional zur Last.
Vorzugsweise ist der Linearkompressor in einem Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus installiert und die Last wird proportional zur Differenz zwischen dem Druck kondensierender Kühlmittel (Kondensationsdruck) und dem Druck verdampfender Kühlmittel (Verdampfungsdruck) im Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus berechnet. Bevorzugter wird die Last zusätzlich proportional zu einem Druck berechnet, der der Mittelwert aus dem Kondensationsdruck und dem Verdampfungsdruck ist (mittlerer Druck).
Vorzugsweise gehören zu den Federn eine mechanische Feder, die so installiert ist, dass sie das bewegliche Element an beiden Seiten der Bewegungsrichtung desselben hält, wobei sie über eine konstante mechanische Federkonstante verfügt; und eine Gasfeder mit einer Gasfederkonstante, die aufgrund der Last der in den Kompressionsraum gesaugten Kühlmittel variiert.
Vorzugsweise sind die mechanische Feder und die Gasfeder so ausgebildet, dass das Verhältnis der mechanischen Federkonstante zur Gesamtfederkonstante, die durch Addieren der mechanischen Federkonstante und der Gasfederkonstante erhalten wird, unter 90 % betragen kann, und die mechanische Federkonstante und die Gasfederkonstante der mechanischen Feder und der Gasfeder sind so bestimmt, dass die natürliche Frequenz des beweglichen Elements in einem niederfrequenten Bereich zwischen 30 und 55 Hz einstellbar ist.
Vorzugsweise sind die Federkonstante und die Gasfederkonstante so eingestellt, dass ein Hub, der der lineare Hin-Her-Weg des beweglichen Elements ist, lastabhängig variiert werden kann. Bevorzugter sind die Federkonstante und die Gasfederkonstante so eingestellt, dass das bewegliche Element linear so hin- und herbewegt wird, dass es selbst dann den oberen Totpunkt erreicht, wenn sein Hub variiert.
Vorzugsweise liegt die Anfangsposition des beweglichen Elements abhängig von einer Verringerung der mechanischen Federkonstante näher am oberen Totpunkt, so dass das elastische Element durch die mechanische Feder und die Gasfeder elastisch stabil gehalten werden kann.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist ein Linearkompressor mit Folgendem versehen: einem festen Element mit einem Kompressionsraum im Inneren; einem beweglichen Element, das in der axialen Richtung linear im festen Element hin- und herläuft, um in den Kompressionsraum gesaugte Kühlmittel zu komprimieren; einer mechanischen Feder, die so installiert ist, dass sie das bewegliche Element an beiden Seiten der Bewegungsrichtung desselben elastisch hält, wobei sie über eine konstante Federkonstante verfügt; einer Gasfeder mit einer Gasfederkonstante, die aufgrund der Last durch die in den Kompressionsraum gesaugten Kühlmittel variiert; und einem Linearmotor, der in Verbindung mit dem beweglichen Element installiert ist, um es in der axialen Richtung hin- und herzubewegen; wobei die mechanische Federkonstante und die Gasfederkonstante der mechanischen Feder und der Gasfeder so eingestellt sind, dass ein Hub, der ein linearer Hin-Her-Weg des beweglichen Elements ist, lastabhängig variierbar ist.
Vorzugsweise ist der Linearkompressor in einem Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus installiert; wobei die Last proportional zur Differenz zwischen dem Druck kondensierender Kühlmittel (Konden sationsdruck) und dem Druck verdampfender Kühlmittel (Verdampfungsdruck) im Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus berechnet wird. Bevorzugter wird die Last zusätzlich proportional zu einem Druck berechnet, der der Mittelwert aus dem Kondensationsdruck und dem Verdampfungsdruck ist (mittlerer Druck).
Bevorzugt sind die mechanische Federkonstante und die Gasfederkonstante der mechanischen Feder und der Gasfeder so eingestellt, dass das bewegliche Element selbst dann, wenn sein Hub variiert, linear so hin- und herlaufen kann, dass es einen oberen Totpunkt erreicht.
Vorzugsweise liegt die Anfangsposition des beweglichen Elements entsprechend einer Verringerung der mechanischen Federkonstante näher am oberen Totpunkt, so dass das bewegliche Element durch die mechanische Feder und die Gasfeder elastisch stabil gehalten werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung beigefügt sind und demgemäß für die Erfindung nicht beschränkend sind, besser verständlich werden.
1A ist ein Kurvenbild, das den Hub über der Last bei einem herkömmlichen Linearkompressor zeigt;
1B ist ein Kurvenbild, das die Effizienz über der Last beim herkömmlichen Linearkompressor zeigt;
2 ist eine Schnittansicht zum Darstellen eines Linearkompressors gemäß der Erfindung;
3A ist ein Kurvenbild, das den Hub über der Last beim Linearkompressor gemäß der Erfindung zeigt;
3B ist ein Kurvenbild, das die Effizienz über der Last beim Linearkompressor gemäß der Erfindung zeigt;
4 ist ein Kurvenbild, das Änderungen einer Gasfederkonstante über der Last beim Linearkompressor gemäß der Erfindung zeigt;
5 ist ein Kurvenbild, das Änderungen der Gasfederkonstante abhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur, der Masse eines Kolbens, einer mechanischen Federkonstante und der natürlichen Frequenz im Linearkompressor gemäß der Erfindung zeigt;
6 ist eine Konstruktionsansicht zum Veranschaulichen des Hubs über der Last in einem Teil des Linearkompressors gemäß der Erfindung; und
7A bis 7C sind geschnittene Seitenansichten zum Veranschaulichen eines Betriebszustands des Linearkompressors gemäß der Erfindung.
BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nun wird ein Linearkompressor gemäß der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Wie es in der 2 dargestellt ist, sind bei diesem Linearkompressor eine Einlassleitung 2a und eine Auslassleitung 2b, durch die Kühlmittel angesaugt und ausgestoßen werden, an einer Seite eines geschlossenen Behälters 2 installiert, ein Zylinder 4 ist fest im Inneren des geschlossenen Behälters 2 installiert, ein Kolben 6 ist innerhalb des Zylinders 4 so installiert, dass er sich linear hin- und herbewegen kann, um die in einen Kompressionsraum P im Zylinder 4 gesaugten Kühlmittel zu komprimieren, und es sind verschiedene Federn für elastische Halterung in der Bewegungsrichtung des Kolbens 6 installiert. Hierbei ist der Kolben 6 mit einem Linearmotor 10 zum Erzeugen einer linearen Hin-Her-Antriebskraft verbunden. Wie es in den 3A und 3B dargestellt ist, wird selbst dann, wenn die natürliche Frequenz f_n des Kolbens 6 aufgrund der Last variiert, die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors 10 so kontrolliert, dass sie mit der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens 6 synchronisiert ist, so dass Resonanzbetrieb in allen Lastbereichen ausgeführt werden kann, um die Kompressionseffizienz zu verbessern.
Außerdem ist an einem Ende des Kolbens 6 ein Ansaugventil 22 in Kontakt mit dem Kompressionsraum P installiert, und eine Auslassventilanordnung 24 ist an einem Ende des Zylinders 4 in Kontakt mit dem Kompressionsraum P installiert. Das Ansaugventil 22 und die Auslassventilanordnung 24 werden abhängig vom Innendruck im Kompressionsraum P automatisch so gesteuert, dass sie öffnen oder schließen.
Die obere und die untere Schale des geschlossenen Behälters 2 sind so verbunden, dass sie diesen hermetisch abdichten. Die Einlassleitung 2a, über die die Kühlmittel angesaugt werden, und die Auslassleitung 2b, über die sie ausgestoßen werden, sind an einer Seite des geschlossenen Behälters 2 installiert. Der Kolben 6 ist so im Zylinder 4 installiert, dass er in der Bewegungsrichtung elastisch gehalten wird, um die lineare Hin- und Herbewegung auszuführen. Der Linearmotor 10 ist mit einem Rahmen 18 außerhalb des Zylinders 4 verbunden. Der Zylinder 4, der Kolben 6 und der Linearmotor 10 bilden eine Baugruppe. Die Baugruppe ist an der inneren Bodenfläche des geschlossenen Behälters 2 so installiert, dass sie durch eine Haltefeder 29 elastisch gehalten wird.
Die innere Bodenfläche des geschlossenen Behälters 2 enthält Öl, eine Ölzuführvorrichtung 30 zum Pumpen des Öls ist am unteren Ende der Baugruppe installiert, und eine Ölzuführleitung 18a zum Zuführen von Öl zwischen dem Kolben 6 und dem Zylinder ist im Rahmen 18 an der Unterseite der Baugruppe ausgebildet. Demgemäß wird die Ölzuführvorrichtung 30 durch Schwingungen betrieben, wie sie durch die lineare Hin- und Herbewegung des Kolbens 6 erzeugt werden, um das Öl zu pumpen, und das Öl wird entlang der Ölzuführleitung 18a zur Kühlung und Schmierung in den Zwischenraum zwischen den Kolben 6 und dem Zylinder 4 geliefert.
Der Zylinder 4 ist mit hohler Form ausgebildet, so dass der Kolben 6 die lineare Hin- und Herbewegung ausführen kann, und er verfügt an seiner einen Seite über den Kompressionsraum P. Vorzugsweise ist der Zylinder 4 in einer geraden Linie mit der Einlassleitung 2a installiert, und zwar in einem Zustand, in dem sein eines Ende benachbart zum Innenabschnitt des Einlassrohrs 2a liegt.
Der Kolben 6 ist innerhalb eines Endes des Zylinders 4 benachbart zur Einlassleitung 2a installiert, um die lineare Hin- und Herbewegung auszuführen, und die Auslassventilanordnung 24 ist am einen Ende des Zylinders 4 in der Richtung entgegengesetzt zur Einlassleitung 2a installiert.
Hierbei verfügt die Auslassventilanordnung 24 über eine Auslassabdeckung 29a zum Ausbilden eines vorbestimmten Auslassraums an einem Ende des Zylinders 4, ein Auslassventil 24b zum Öffnen oder Schließen des Endes des Zylinders 4 nahe dem Kompressionsraum P, und eine Ventilfeder 24c, die eine Art Schraubenfeder zum Ausüben einer elastischen Kraft zwischen der Auslassabdeckung 24a und dem Auslassventil 29b in der axialen Richtung ist. An der inneren Umfangsfläche eines Endes des Zylinders 4 ist ein O-Ring R eingesetzt, damit das Auslassventil 24a dicht am einen Ende des Zylinders 4 anliegen kann.
Zwischen einer Seite der Auslassabdeckung 24a und der Auslassleitung 2b ist eine Schleifenleitung 28 mit Vertiefung installiert, um die komprimierten Kühlmittel so zu leiten, dass sie nach außen ausgestoßen werden, und um zu verhindern, dass durch Wechselwirkungen des Zylinders 4, des Kolbens 6 und des Linearmotors 10 erzeugte Schwingungen auf den gesamten geschlossenen Behälter 2 übertragen werden.
Daher wird, wenn der Kolben 6 linear im Zylinder 4 hin- und herläuft, wenn der Druck im Kompressionsraum P über einem vorbestimmten Auslassdruck liegt, die Ventilfeder 24c zusammengedrückt, um das Auslassventil 24b zu öffnen, und die Kühlmittel werden aus dem Kompressionsraum P ausgestoßen und dann entlang der Schleifenleitung 28 und der Auslassleitung 2b nach außen ausgelassen.
Im Zentrum des Kolbens 6 ist ein Kühlmittelkanal 6a ausgebildet, durch den die von der Einlassleitung 2a zugeführten Kühlmittel fließen. Der Linearmotor 10 ist durch ein Verbindungselement 17 direkt mit einem Ende des Kolbens 6, benachbart zur Einlassleitung 2a, verbunden, und das Ansaugventil 22 ist an einem Ende des Kolbens 6 in der entgegengesetzten Richtung zur Einlassleitung 2a installiert. Der Kolben 6 ist durch verschiedene Federn elastisch in der Bewegungsrichtung gelagert.
Das Ansaugventil 22 ist in Form einer dünnen Platte ausgebildet. Das Zentrum des Ansaugventils 22 ist teilweise ausgeschnitten, um den Kühlmittelkanal 6a des Kolbens 6 zu öffnen oder zu schließen, und eine Seite des Ansaugventils 22 ist durch Schrauben an einem Ende des Kolbens 6a befestigt.
Demgemäß wird, wenn der Kolben 6 linear im Zylinder 4 hin- und herläuft, wenn der Druck im Kompressionsraum P unter einem vorbestimmten Saugdruck unter dem Ausstoßdruck liegt, das Ansaugventil 22 geöffnet, so dass die Kühlmittel in den Kompressionsraum P gesaugt werden können, und wenn der Druck im Kompressionsraum P über dem vorbestimmten Saugdruck liegt, werden die Kühlmittel im Kompressionsraum P im geschlossenen Zustand des Ansaugventils 22 komprimiert.
Insbesondere ist der Kolben 6 so installiert, dass er elastisch in der Bewegungsrichtung gelagert ist. Genauer gesagt, ist ein Kolbenflansch 6b, der in der radialen Richtung vom einen Ende des Kolbens 6 benachbart zur Einlassleitung 2a vorsteht, durch mechanische Federn 8a und 8b wie Schraubenfedern elastisch in der Bewegungsrichtung des Kolbens 6 gelagert. Die Kühlmittel, die im Kompressionsraum P in der Richtung entgegengesetzt zur Einlassleitung 2a enthalten sind, wirken aufgrund einer Elastizitätskraft als Gasfeder, um dadurch den Kolben 6 elastisch zu lagern.
Hierbei verfügen die mechanischen Federn 8a und 8b über konstante mechanische Federkonstanten K_m, unabhängig von der Last, und sie sind vorzugsweise mit einem am Linearmotor 10 und am Zylinder 4 befestigten Halterahmen 26 nebeneinander in der axialen Richtung des Kolbenflanschs 6b installiert. Auch verfügen die durch den Halterahmen 26 gelagerte mechanische Feder 8a und die am Zylinder 4 installierte mechanische Feder 8b über dieselbe mechanische Federkonstante K_m.
Jedoch weist die Gasfeder eine mit der Last variierende Gasfederkonstante K_g auf. Wenn die Umgebungstemperatur ansteigt, steigt der Druck der Kühlmittel an, und so steigt die Elastizitätskraft der Gase im Kompressionsraum P an. Im Ergebnis ist die Gasfederkonstante K_g der Gasfeder umso höher, je höher die Last angestiegen ist.
Während die mechanische Federkonstante K_m konstant ist, variiert die Gasfederkonstante K_g mit der Last. Daher variiert auch die Gesamtfederkonstante mit der Last, und die natürliche Frequenz f_n des Kolbens 6 variiert in der obigen Formel 1 mit der Gasfederkonstante K_g.
Selbst wenn die Last variiert, sind die mechanische Federkonstante K_m und die Masse des Kolbens 6 konstant, jedoch variiert die Gasfederkonstante K_g. Demgemäß wird die natürliche Frequenz f_n des Kolbens 6 durch die aufgrund der Last variierende Gasfederkonstante K_g merklich beeinflusst. Wenn ein Algorithmus zum Variieren der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens 6 mit der Last erhalten wird und die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors 10 mit dieser synchronisiert wird, kann die Effizienz des Linearkompressors verbessert werden, und die Last kann schnell überwunden werden.
Die Last kann auf verschiedene Arten gemessen werden. Da der Linearkompressor in einem Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus zum Komprimieren, Kondensieren, Expandieren und Verdampfen von Kühlmitteln installiert ist, kann die Last als Differenz zwischen dem Kondensationsdruck, der der Druck kondensierender Kühlmittel ist, und einem Verdampfungsdruck, der der Druck verdampfender Kühlmittel ist, definiert werden. Um die Genauigkeit zu verbessern, wird die Last unter Berücksichtigung des mittleren Drucks betreffend den Kondensationsdruck und den Verdampfungsdruck bestimmt.
D. h., dass die Last proportional zur Differenz zwischen dem Kondensationsdruck und dem Verdampfungsdruck und dem mittleren Druck berechnet wird. Je mehr die Last ansteigt, desto höher ist die Gasfederkonstante K_g. Wenn beispielsweise die Differenz zwischen dem Kondensationsdruck und dem Verdampfungsdruck ansteigt, steigt die Last an. Selbst wenn sich die Differenz zwischen dem Kondensationsdruck und dem Verdampfungsdruck nicht ändert, aber der mittlere Druck ansteigt, steigt die Last an. Die Gasfederkonstante K_g steigt entsprechend der Last an.
Wie es in der 4 dargestellt ist, werden eine Kondensationstemperatur proportional zum Kondensationsdruck und eine Verdampfungstemperatur proportional zum Verdampfungsdruck gemessen, und die Last wird proportional zur Differenz zwischen der Kondensationstemperatur und der Verdampfungstemperatur und einer mittleren Temperatur berechnet.
Genauer gesagt, können die mechanische Federkonstante K_m und die Gasfederkonstante K_g durch verschiedene Versuche bestimmt werden. Gemäß der 5 steigt, wenn die mechanische Federkonstante K_m abnimmt, das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T, die durch Addieren der mechanischen Federkonstante K_m und der Gasfederkonstante K_g erhalten wird, an. Außerdem ist das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T umso höher, je höher die Umgebungstemperatur ist, d. h. je stärker die Last angestiegen ist. Wenn das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T ansteigt, ändert sich die natürliche Frequenz f_n beträchtlich.
Vorzugsweise wird das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T auf unter 90 % eingestellt.
Wenn beispielsweise das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T durch Einstellen der mechanischen Federkonstante K_m auf unter 35,5 kN/m 10 % überschreitet, variiert die natürliche Frequenz f_n aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur beträchtlich. Daher wird die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors 10 leicht kontrolliert, so dass er im Resonanzzustand betrieben werden kann. Darüber hinaus wird die Last leicht überwunden, um den Energieverbrauch zu senken.
Wenn jedoch das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T durch Einstellen der mechanischen Federkonstante K_m auf über 35,5 kN/m kleiner als 10 % wird, variiert die natürliche Frequenz f_n kaum bei Änderungen der Umgebungstemperatur. Demgemäß ist die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors 10 nicht leicht kontrollierbar, so dass er nicht im Resonanzzustand betrieben werden kann.
Wie oben beschrieben, variiert, wenn das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T hoch ist, die natürliche Frequenz f_n des Kolbens 6 merklich bei Laständerungen, und die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors 10 wird leicht mit der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens 6 synchronisiert. So wird der Linearmotor 10 im Resonanzzustand betrieben, um die Effizienz zu maximieren. Ferner kann, wenn die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors 10 im Niederfrequenzbereich liegt, die Last schnell aufgrund einer hohen Effizienz überwunden werden, was zu niedrigem Energieverbrauch führt.
Demgemäß wird die natürliche Frequenz f_n des Kolbens 6 zum Designzeitpunkt durch die mechanische Federkonstante K_m, die Gasfederkonstante K_g und die Masse M des Kolbens 6 bestimmt. Wenn die natürliche Frequenz f_n des Kolbens 6 im niederfrequenten Bereich von 30 bis 55 Hz eingestellt wird, was niedriger als die übliche natürliche Frequenz f_n des Kolbens 6 ist, kann der Linearkompressor effizient betrieben werden, um die Last schnell zu bewältigen.
Insbesondere dann, wenn der Linearkompressor konzipiert wird, wird die mechanische Federkonstante K_m relativ klein eingestellt, und das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T wird hoch eingestellt. Im Ergebnis wird die Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors 10 der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens 6 selbst bei niedriger Last gleich, so dass der Linearmotor 10 im Resonanzzustand betrieben werden kann, wodurch die Effizienz des Linearkompressors verbessert ist. Da der Linearmotor 10 im niederfrequenten Bereich betrieben wird, kann die Effizienz des gesamten Kühlzyklus verbessert werden.
Der Linearmotor 10 verfügt über einen durch Aufschichten mehrerer Laminate 12a in der Umfangsrichtung aufgebauten Innenstator 12, der durch den Rahmen 18 fest außerhalb des Zylinders 4 installiert ist, einen durch Aufschichten mehrerer Laminate 14b am Umfang eines Spulenwicklungskörpers 14a in der Umfangsrichtung aufgebauten Außenstator 14, der durch den Rahmen 18 mit einem vorbestimmten Zwischenraum zum Innenstator 12 außerhalb des Zylinders 4 installiert ist, und einen Permanentmagnet 16, der im Zwischenraum zwischen dem Innenstator 12 und dem Außenstator 14 positioniert ist und durch das Verbindungselement 17 mit dem Kolben 6 verbunden ist. Hierbei kann der Spulenwicklungskörper 14a fest außerhalb des Innenstators 12 installiert sein.
Wenn bei diesem Linearmotor 10 dem Spulenwicklungskörper 14a ein Strom zugeführt wird, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, wird der Permanentmagnet 16 durch Wechselwirkungen zwischen dieser elektromagnetischen Kraft und ihm linear hin- und herbewegt, und der mit ihm verbundene Kolben 6 wird im Zylinder 4 linear hin- und herbewegt.
Wenn ein Strom zugeführt wird, kann der Linearmotor 10 die Kompressionskapazität durch Ändern der Betriebsfrequenz f_c variieren. Außerdem kann, wie es in der 6 dargestellt ist, der Linearmotor 10 die Kompressionskapazität dadurch variieren, dass ein Hub S, bei dem es sich um den linearen Hin-Her-Weg des Kolbens 6 handelt, durch Einstellen des von außen eingegebenen Stroms abhängig von der Last in einen ersten und einen zweiten Hub S1 und S2 geändert wird.
Während der Kolben 6 linear im Zylinder 4 hin- und herläuft, erzeugt er den Kompressionsraum P. Vorzugsweise läuft, obwohl der Hub S des Kolbens 6 variiert, dieser Kolben 6 linear zu einem Punkt hin und her, bei dem im Zylinder 4 vollständig komprimiert ist, wobei der Kompressionsraum P nicht erzeugt wird, d. h. zu einem oberen Totpunkt (OT), um eine Verringerung der Kompressionseffizienz durch einen kurzen Hub S zu verhindern.
Hierbei kann der Linearmotor 10 sowohl die Betriebsfrequenz f_c als auch den Hub S des Kolbens 6 oder nur den Hub S desselben abhängig von einer Lastzunahme erhöhen.
Wenn jedoch die Last im Linearkompressor ansteigt, steigt die Gasfederkonstante K_g an, wodurch die elastische Kraft der Gasfeder ansteigt, und so wird der Hub S des Kolbens 6 stärker als dann, wenn die Last klein ist, verringert. Daher muss der Betrieb des Linearmotors 10 unter Berücksichtigung der mechanischen Federkonstante K_m, und der Gasfederkonstante K_g, die diese Tatsache widerspiegelt, kontrolliert werden.
In einem Anfangszustand wird der Kolben 6 so installiert, dass er um ein vorbestimmtes Intervall vom OT beabstandet ist. Wenn der Linearkompressor so konzipiert ist, dass das Verhältnis der Gasfederkonstante K_g zur Gesamtfederkonstante K_T durch Verringern der mechanischen Federkonstante K_m, erhöht wird, wird die Anfangsposition des Kolbens 6 entsprechend der Verringerung der mechanischen Federkonstante K_m näher am OT eingestellt, damit er diesen völlig erreichen kann.
Nun wird der Betrieb des Linearkompressors gemäß der Erfindung erläutert.
Als Erstes wird, wenn der Strom dem Spulenwicklungskörper 14a zugeführt wird, der Permanentmagnet 16 durch Wechselwirkungen zwischen der am Umfang des Spulenwicklungskörpers 14a erzeugten elektromagnetischen Kraft und ihm linear hin- und herbewegt, und der mit ihm durch das Verbindungselement 17 verbundene Kolben 6 wird linear im Zylinder 4 hin- und herbewegt. Wenn sich der Kolben 6 linear im Zylinder 4 hin- und herbewegt, ändert sich der Kompressionsraum P im Zylinder 4, und die Kühlmittel werden in den Kompressionsraum P eingesaugt, komprimiert und ausgestoßen.
Genauer gesagt, wird, wenn der Kolben 6 in der Expansionsrichtung des Kompressionsraums P im Zylinder 4 verschoben wird, wie es in der 7A dargestellt ist, der Innendruck im Kompressionsraum P unter einem Saugdruck verringert, wodurch das Ansaugventil 22 öffnet. Die durch die Einlassleitung 2a angesaugten Kühlmittel werden durch den Kühlmittelkanal 6a des Kolbens 6 in den Kompressionsraum P gesaugt.
Danach, wenn der Kolben 6 in der Kompressionsrichtung des Kompressionsraums P im Zylinder 4 verstellt wird, wie es in der 7B dargestellt ist, steigt der Innendruck im Kompressionsraum P im geschlossenen Zustand des Ansaugventils 22 und des Auslassventils 24b an, und so werden die Kühlmittel zu gasförmigen Kühlmitteln hoher Temperatur und hohen Drucks komprimiert.
Wenn der Kolben 6 in der Kompressionsrichtung des Kompressionsraums P im Zylinder 4 verstellt wird, um den OT zu erreichen, wie es in der 7C dargestellt ist, ist der Innendruck im Kompressionsraum P höher als ein vorbestimmter Auslassdruck. Demgemäß wird die Ventilfeder 24c zusammengedrückt, um das Auslassventil 24b zu öffnen, und die im Kompressionsraum P komprimierten Kühlmittel werden durch die Schleifenleitung 28 und die Auslassleitung 2b über den Auslassraum nach außen ausgestoßen.
Der Linearkompressor komprimiert die Kühlmittel durch Wiederholen der obigen Prozedur. Der Linearkompressor führt den Vorgang im Resonanzzustand aus, wodurch die Effizienz verbessert ist, was durch Synchronisieren der Betriebsfrequenz f_c des Linearmotors 10 mit der natürlichen Frequenz f_n des Kolbens 6 erfolgt, die unter Berücksichtigung der sich mit der Last ändernden Gas federkonstante K_g berechnet wurde. Außerdem variiert der Linearkompressor die Kompressionskapazität durch Kontrollieren des Hubs S des Kolbens 6 durch Einstellen des dem Linearmotor 10 zugeführten Stroms abhängig von einem Lastanstieg, um dadurch die Last schnell zu handhaben und den Energieverbrauch merklich zu senken.
Wie bereits erörtert, hat, wenn die mechanische Federkonstante niedriger als die übliche mechanische Federkonstante eingestellt wird, die Gasfeder größeren Einfluss als die übliche Gasfeder. Gemäß der Erfindung steigt, wenn der Einfluss der Gasfeder ansteigt, wenn die Last ansteigt, die natürliche Frequenz des Kolbens automatisch an.
Die natürliche Frequenz des Kolbens variiert merklich mit der Last, und die Betriebsfrequenz des Linearmotors wird leicht mit der natürlichen Frequenz des Kolbens synchronisiert. Im Ergebnis wird der Linearmotor im Resonanzzustand betrieben, um die Effizienz zu maximieren und die Last schnell zu bewältigen. Ferner wird durch den Betrieb im niederfrequenten Bereich der Energieverbrauch gesenkt.
Außerdem wird der Hub des Kolbens durch Einstellen des dem Linearmotor von außen zugeführten Stroms eingestellt, um dadurch die Last aktiv zu handhaben und schnell zu bewältigen und den Energieverbrauch zu senken.
Auf Grundlage der bevorzugten Ausführungsformen und der beigefügten Zeichnungen wurde ein Linearkompressor beschrieben, bei dem der sich bewegende Linearkompressor vom Magnettyp betrieben wird und der mit ihm verbundene Kolben linear im Zylinder hin- und herbewegt wird, um die Kühlmittel anzusaugen, zu komprimieren und auszustoßen. Jedoch ist es zu beachten, dass zwar die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, die Erfindung jedoch nicht auf diese bevorzugten Ausführungsfor men eingeschränkt werden soll, sondern dass vom Fachmann innerhalb des Grundgedankens und des Schutzumfangs der nachfolgend beanspruchten Erfindung verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können.
Zusammenfassung:
Die Erfindung offenbart einen Linearkompressor mit einem durch einen Linearmotor (10) angetriebenen Kolben (6), der in einem Zylinder (4) linear hin- und herläuft, um Kühlmittel anzusaugen, zu komprimieren und auszustoßen. Der Linearkompressor synchronisiert die Betriebsfrequenz des Linearmotors (10) mit der natürlichen Frequenz des Kolbens (6), wobei berücksichtigt wird, dass die elastische Kraft einer mechanischen Feder (8a, 8b) und einer Gasfeder, die den Kolben (6) in der Bewegungsrichtung elastisch halten, lastabhängig variiert. Selbst wenn die Last variiert, wird der Linearmotor im Resonanzzustand betrieben, um die Effizienz zu maximieren. Der Linearkompressor variiert den Hub des Kolbens (6) abhängig von der Last, um dadurch die Last aktiv zu handhaben und schnell zu bewältigen und den Energieverbrauch zu senken.

Claims

Linearkompressor mit: einem festen Element mit einem Kompressionsraum im Inneren; einem beweglichen Element, das im festen Element in der axialen Richtung linear hin- und herläuft, um Kühlmittel in den Kompressionsraum zu saugen und sie zu komprimieren; einer oder mehreren Federn, die so installiert sind, dass sie das bewegliche Element in seiner Bewegungsrichtung elastisch halten, wobei die Federkonstanten derselben aufgrund der Last variieren; und einem Linearmotor, der in Verbindung mit dem beweglichen Element installiert ist, um es in der axialen Richtung linear hin- und herzubewegen, wobei seine Betriebsfrequenz mit der natürlichen Frequenz des beweglichen Elements in Abhängigkeit von den Federkonstanten synchronisiert wird.
Linearkompressor nach Anspruch 1, bei dem die Federkonstanten der Federn proportional zur Last variieren und die Betriebsfrequenz des Linearmotors proportional zur Last variiert.
Linearkompressor nach Anspruch 2, der in einem Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus installiert ist; wobei die Last proportional zur Differenz zwischen dem Druck kondensierender Kühlmittel (Kondensationsdruck) und dem Druck verdampfender Kühlmittel (Verdampfungsdruck) im Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus berechnet wird.
Linearkompressor nach Anspruch 3, bei dem die Last zusätzlich proportional zu einem Druck berechnet wird, der der Mittelwert aus dem Kondensationsdruck und dem Verdampfungsdruck ist (mittlerer Druck).
Linearkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem Folgendes zu den Federn gehört: eine mechanische Feder, die so installiert ist, dass sie das bewegliche Element an beiden Seiten der Bewegungsrichtung desselben hält, wobei sie über eine konstante mechanische Federkonstante verfügt; und eine Gasfeder mit einer Gasfederkonstante, die aufgrund der Last der in den Kompressionsraum gesaugten Kühlmittel variiert.
Linearkompressor nach Anspruch 5, bei dem die mechanische Feder und die Gasfeder so ausgebildet sind, dass das Verhältnis der mechanischen Federkonstante zur Gesamtfederkonstante, die durch Addieren der mechanischen Federkonstante und der Gasfederkonstante erhalten wird, unter 90 % betragen kann.
Linearkompressor nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die mechanische Federkonstante und die Gasfederkonstante der mechanischen Feder und der Gasfeder so bestimmt sind, dass die natürliche Frequenz des beweglichen Elements in einem niederfrequenten Bereich zwischen 30 und 55 Hz einstellbar ist.
Linearkompressor nach Anspruch 5 bis 7, bei dem der Linearmotor einen Hub, der der lineare Hin-Her-Weg des beweglichen Elements ist, lastabhängig variiert.
Linearkompressor nach Anspruch 8, bei dem der Linearkompressor das bewegliche Element linear so hin- und herbewegt, dass es selbst dann den oberen Totpunkt erreicht, wenn sein Hub variiert.
Linearkompressor nach Anspruch 9, bei dem eine Anfangsposition des beweglichen Elements abhängig von einer Verringerung der mechanischen Federkonstante näher am oberen Totpunkt liegt.
Linearkompressor mit: einem festen Element mit einem Kompressionsraum im Inneren; einem beweglichen Element, das in der axialen Richtung linear im festen Element hin- und herläuft, um in den Kompressionsraum gesaugte Kühlmittel zu komprimieren; einer mechanischen Feder, die so installiert ist, dass sie das bewegliche Element an beiden Seiten der Bewegungsrichtung desselben elastisch hält, wobei sie über eine konstante Federkonstante verfügt; einer Gasfeder mit einer Gasfederkonstante, die aufgrund der Last durch die in den Kompressionsraum gesaugten Kühlmittel variiert; und einem Linearmotor, der in Verbindung mit dem beweglichen Element installiert ist, um es in der axialen Richtung hin- und herzubewegen; wobei die mechanische Federkonstante und die Gasfederkonstante der mechanischen Feder und der Gasfeder so eingestellt sind, dass ein Hub, der ein linearer Hin-Her-Weg des beweglichen Elements ist, lastabhängig variierbar ist.
Linearkompressor nach Anspruch 11, der in einem Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus installiert ist; wobei die Last proportional zur Differenz zwischen dem Druck kondensierender Kühlmittel (Kondensationsdruck) und dem Druck verdampfender Kühlmittel (Verdampfungsdruck) im Kühlungs/Luftklimatisierungs-Zyklus berechnet wird.
Linearkompressor nach Anspruch 12, bei dem die Last zusätzlich proportional zu einem Druck berechnet wird, der der Mittelwert aus dem Kondensationsdruck und dem Verdampfungsdruck ist (mittlerer Druck).
Linearkompressor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die mechanische Federkonstante und die Gasfederkonstante der mechanischen Feder und der Gasfeder so eingestellt sind, dass das bewegliche Element selbst dann, wenn sein Hub variiert, linear so hin- und herlaufen kann, dass es einen oberen Totpunkt erreicht.
Linearkompressor nach Anspruch 14, bei dem die Anfangsposition des beweglichen Elements entsprechend einer Verringerung der mechanischen Federkonstante näher am oberen Totpunkt liegt.