DE69622435T2

DE69622435T2 - Wechselrichtersteuerung für einen gekapselten verdichter

Info

Publication number: DE69622435T2
Application number: DE69622435T
Authority: DE
Inventors: Tatsuyuki Iizuka; Seigo Yanase
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: EP0882184A1; JP3580933B2; JPH09228960A; CN1209193A; DK0882184T3; US6183205B1; EP0882184B1; WO1997031188A1; AU701792B2; AU1172197A; BR9612525A; CN1076445C; ES2180821T3; MY126311A; DE69622435D1

Description

Technisches Anwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen gekapselten Verdichter zur Nutzung in Kühlsystemen und im besonderen auf einen gekapselten Kolbenverdichter von dem Typ, der durch ein Wechselrichter-Steuergerät geregelt wird, um zu ermöglichen, dass der Verdichter mit unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden kann.

Stand der Technik

Ein Kolbenverdichter, wie er heutzutage in einem Kühlschrank für den Hausgebrauch eingesetzt wird, hat nicht die Eigenschaft, mit unterschiedlichen Stromstärken betrieben werden zu können. Gewöhnlich wird er mit einer vorbestimmten Stromquellen-Frequenz, zum Beispiel in Japan 50 oder 60 Hz, betrieben.
Der Kolbenverdichter besitzt auch üblicherweise eine solche Struktur, bei der ein verschlossenes Gehäuse einen niedrigen inneren Druck hat und eine Hochdruck-Entladungsröhre verwendet wird, durch welche ein komprimiertes gasförmiges Mittel aus dem verschlossenen Gehäuse nach außen entladen wird. Ein Beispiel für solche Kolbenverdichter wurde in der japanischen Offenlegungsschrift (ungeprüft) No. 5-126044 veröffentlicht.
Zur weiteren Erörterung des bekannten Kolbenverdichters wird auf die Fig. 3 der beigefügten Abbildungen hingewiesen. Der darin gezeigte bekannte Kolbenverdichter beinhaltet ein meistens zylindrisches verschlossenes Gehäuse 1, in welchem ein elektrisches Element (nicht dargestellt) untergebracht ist, das einen Antriebsmotor und ein Kompressor-Element 6 einschließt. Das Kompressor-Element 6 beinhaltet einen Zylinder 2, einen Zylinderkopf 3, einen sich hin und herbewegenden Kolben 4 und ein Kurbel-Bauteil 5. Das verschlossene Gehäuse 1 schließt einen Ausströmungs-Dämpfer 7, der an einer Stelle seitlich des Zylinders 2 angeordnet ist, und eine Entladungsröhre 8 ein, die sich vollständig entlang einer Wand des verschlossenen Gehäuses 1 ausdehnt und mit dem verschlossenen Gehäuse 1 an dem Teil seiner Wand verlötet ist, wo sie sich durch die Wand des verschlossenen Gehäuses 1 ausdehnt. Der Ausströmungs- Dämpfer 7 und die Entladungsröhre 8 sind mittels einer gewöhnlichen gewundenen Verbindungsröhre 9 miteinander verbunden, angeordnet im Inneren des verschlossenen Gehäuses 1. Das verschlossene Gehäuse 1 beinhaltet außerdem eine Spiralfeder 10, welche um die gewundene Verbindungsröhre 9 herum befestigt ist, um Schwingungen zu unterdrücken.
Im bekannten Kolbenverdichter, von der Konstruktion wie in Fig. 3 gezeigt, wird das elektrische Element mit einer vorbestimmten Stromquellen-Frequenz betrieben, zum Beispiel in Japan 50 oder 60 Hz. Folglich wird der Antriebsmotor, der einen Teil des elektrischen Elements bildet, durchgehend mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit betrieben, wobei der Rotationsantrieb durch das Kurbel-Bauteil 5 in eine Hin-und-her-Bewegung gebracht wird, welche übernommen wird durch den sich hin-und-her-bewegenden Kolben 4 innerhalb des Zylinders 2. Die Hin-und-her-Bewegung des Kolbens 4 bewirkt, dass ein gasförmiges Kühlmittel aus einem externen Versorgungssystem (nicht gezeigt) gesaugt wird, um komprimiert und anschließend durch den Zylinderkopf 3 zum Ausströmungs- Dämpfer 7 entladen zu werden. Das komprimierte Kühlmittel im Ausströmungs- Dämpfer 7 fließt durch die Verbindungsröhre 9 und dann durch die Entladungsröhre 8 aus dem verschlossenen Gehäuse 1 nach außen.
Während das komprimierte Kühlmittel durch die Verbindungsröhre 9 fließt, neigt die Verbindungsröhre 9 dazu, ein lästiges Geräusch zu entwickeln, in Resonanz mit einer pulsierenden Bewegung des komprimierten Kühlmittels innerhalb der Verbindungsröhre 9 und der Betriebsfrequenz des elektrischen Elements. Jedoch wird die Entstehung des lästigen Geräusches durch die Nutzung der Spiralfeder 10 beseitigt.
Auf der anderen Seite wurde die Notwendigkeit erkannt, in Kühlschränken für den Hausgebrauch die Ausgangsleistung bei Betrieb mit geringer Beladung zu senken, um dadurch den Stromverbrauch zu senken. Mit anderen Worten, obwohl die in herkömmlichen Kolbenverdichtern eingesetzte Verbindungsröhre 9 entwickelt wurde, um erfolgreich Schwingungen zu unterdrücken, wenn der Kolbenverdichter mit der spezifischen Frequenz von 50 oder 60 Hz betrieben wird, hat der herkömmliche Kolbenverdichter immer noch ein Problem, verbunden mit der Schwingung der Verbindungsröhre 9, wenn er mit einer niedrigen Frequenz betrieben wird. Deshalb war bisher kein Kühlschrank mit variabler Leistungsfähigkeit für den Hausgebrauch auf dem Markt erhältlich.
Entsprechend ist beabsichtigt, mit der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Verdichter mit variabler Leistung bereitzustellen, der im Wesentlichen von Problemen mit Schwingungen frei ist.

Offenbarung der Erfindung

Zum Erreichen der oben beschriebenen und anderer Ziele nutzt die vorliegende Erfindung ein Wechselrichter-Steuergerät, mit dem das elektrische Element des gekapselten Verdichters mit einer Frequenzbetrieben werden kann, die derart nutzbar ist, dass Schwingungen in der Verbindungsröhre vermieden werden können. Die Frequenz, bei der die Verbindungsröhre zu Schwingungen neigt, kann empirisch ermittelt werden.
Noch genauer: Der gekapselte Verdichter gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein verschlossenes Gehäuse, dessen Innenraum durch eine Entladungsröhre nach außen verbunden ist, ein Kompressor-Bauteil, welches innerhalb des verschlossenen Gehäuses untergebracht ist, ein elektrisches Element, welches für die Steuerung des Kompressor-Bauteils innerhalb des verschlossenen Gehäuses untergebracht ist und eine Verbindungsröhre, welche innerhalb des verschlossenen Gehäuses durch eine Flüssigkeit eine Verbindung zwischen dem Kompressor-Bauteil und der Entladungsröhre herstellt. Dieser gekapselte Verdichter ist gekennzeichnet durch ein Wechselrichter-Steuerungsmittel, welches das elektrische Element mit einer Vielzahl von Betriebsfreguenzen betreiben kann, die sich von der Frequenz unterscheiden, bei der die Verbindungsröhre dazu tendiert, Schwingungsbewegungen ausgesetzt zu sein, um das elektrische Element mit einer dieser Frequenzen zu betreiben.
Vorzugsweise ist mindestens eine der Betriebsfrequenzen, die sich von den Resonanzfrequenzen der Verbindungsröhre unterscheiden, gleich oder im wesentlichen gleich der Frequenz von der elektrischen Leistung, welche aus einer handelsüblichen Steckdose erhältlich ist. Dies ist daher besonders vorteilhaft, weil die Konstruktion der vorhandenen Verbindungsröhre nicht verändert werden muss und das elektrische Element angetrieben werden kann, ohne von den unerwünschten Schwingungen der Verbindungsröhre begleitet zu werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Figuren verwiesen, in welchen gleiche Einzelteile durch gleiche Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung eines Schaltkreis-Blockdiagramms, das ein Steuersystem für einen Kühlschrank mit einem Kolbenverdichter gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Betriebsfrequenz des elektrischen Elements des Kolbenverdichters und der Amplitude der Verbindungsröhre, die darin eingesetzt ist, zeigt;
Fig. 3 eine schematische, quergeführte Schnittansicht eines herkömmlichen Kolbenverdichters.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Anwendungsformen

Bezugnehmend auf Fig. 1, beinhaltet ein Verdichter A mit variabler Leistung gemäß der vorliegenden Erfindung ein generell zylindrisches verschlossenes Gehäuse 1, ein elektrisches Element M, welches innerhalb des verschlossenen Gehäuses 1 untergebracht ist und eine Kolbenverdichter-Einheit 6, die ebenfalls innerhalb des verschlossenen Gehäuses untergebracht ist. Wie im Falle des bekannten Kolbenverdichters, der in Fig. 3 gezeigt wird, erstreckt sich eine Entladungsröhre 8 vollständig entlang einer Wand des verschlossenen Gehäuses 1 und ist mit dem verschlossenen Gehäuse 1 an dem Teil seiner Wand verlötet, wo er sich durch die Wand des verschlossenen Gehäuses 1 erstreckt. Ein Ausströmungs-Dämpfer (nicht gezeigt) und die Entladungsröhre 8 sind mittels einer generell gewundenen Verbindungsröhre 9 miteinander verbunden, angeordnet im Inneren des verschlossenen Gehäuses 1. Das verschlossene Gehäuse 1 beinhaltet außerdem eine Vielzahl von Spiralfedern 10, welche um die gewundene Verbindungsröhre 9 herum befestigt sind, um Schwingungen zu unterdrücken.
Das elektrische Element M wird mit einer Frequenz betrieben, die mit der Frequenz des elektrischen Stroms übereinstimmt, der von einer handelsüblichen Steckdose 11 erhältlich ist, welches die Frequenz der stromquelle ist und auch mit einer Frequenz, die durch ein Wechselrichter-Steuergerät 12 gesteuert wird. Bezugszeichen 13 stellt eine Kühlschrank-Steuereinheit dar, welche denjenigen wohlbekannt sein wird, die im Fachgebiet erfahren sind.
Der Verdichter, den diese vorliegende Erfindung darstellt, funktioniert in einer Art und Weise, entsprechend dem in Fig. 3 gezeigten bekannten Kolbenverdichter. Kurz gesagt, wird das elektrische Element M mit der Stromquellen- Frequenz betrieben und während der Inbetriebnahme des elektrischen Elements M ein komprimiertes gasförmiges Kühlmittel durch die Entladungsröhre 8 aus dem verschlossenen Gehäuse 1 nach außen entladen. Die Spiralfedern 10 dienen entsprechend dazu, die Schwingungsbewegung der Verbindungsröhre 9 zu unterdrücken.
Wie in Fig. 2 gezeigt, hat eine Serie von ausgeführten Experimenten gezeigt, dass selbst wenn die Spiralfedern 10 eingesetzt werden, die Verbindungsröhre 9 eine Vielzahl von Resonanz-Frequenzen hat, bei denen sie Vibrationen ausgesetzt ist. Wie darin gezeigt, entsprechen diese Schwingungsfrequenzen jeweils relativ niedrigen Betriebsfrequenzen C1, C2, C3 und so weiter, mit denen das elektrische Element M betrieben wird. Basierend auf empirischen Daten ist das Wechselrichter-Steuergerät 12, welches in der Praxis der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, so konstruiert, dass es das elektrische Element M mit elektrischem Strom versorgen kann, mit einer von einer Vielzahl von Betriebsfrequenzen Ca, Cb, Cc und so weiter, die sich von den Schwingungsfrequenzen der Verbindungsröhre 9 unterscheiden. Folglich, selbst wenn während des Betriebes mit geringer Beladung des Kühlschranks die Frequenz, mit der das elektrische Element M betrieben wird, abgesenkt wird auf irgendeine der Frequenzen Ca, Cb und Cc, um Strom zu sparen, wird die Verbindungsröhre 9 keinen Schwingungsbewegungen ausgesetzt sein und daher von keinem läStigen Geräusch begleitet werden.
Insoweit, wie das Territorium von Japan betroffen ist, ist die Frequenz der Stromquells festgelegt auf 50 Hz in einem nördlichen Teil von Japan und 60 Hz in einem südlichen Teil von Japan. Folglich wird durch die Benutzung der Spiralfedern 10 die Verbindungsröhre 9 keinen Schwingungsbewegungen ausgesetzt sein, solange das elektrische Element M bei 50 Hz oder 60 Hz betrieben wird. Damit jede vorhandene Verbindungsröhre eingesetzt werden kann, ohne in ihrer Konstruktion verändert oder modifiziert zu werden, in welcher Weise auch immer, sollte mindestens eine der Frequenzen, die durch das Wechselrichter- Steuergerät gesteuert werden, welches in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, vorzugsweise festgesetzt werden auf 50 oder 60 Hz.
Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben wurde in Verbindung mit ihrer bevorzugten Anwendungsform mit Hinweis auf die beigefügten Abbildungen, ist anzumerken, dass eine Vielzahl von Veränderungen und Modifikationen für diejenigen ersichtlich sind, die im Fachgebiet erfahren sind. Zum Beispiel, obwohl in der vorhergegangenen Anwendungsform die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf den Kolbenverdichter gezeigt und beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung genauso angewendet werden für einen Rotationsverdichter von der Art, welcher in einem Gehäuse mit niedrigem inneren Druck eingesetzt wird.
Solche Veränderungen und Modifizierungen sind zu verstehen als innerhalb des Anwendungsgebietes der vorliegenden Erfindung inbegriffen, wie in den anliegenden Ansprüchen festgelegt, es sei denn, sie weichen davon ab.

Claims

1. Gekapselter Verdichter, der enthält:

ein verschlossenes Gehäuse (1), dessen Innenraum durch eine Entladungsröhre (8) nach außen verbunden ist;

ein Kompressor-Bauteil (2, 4), welches innerhalb des verschlossenen Gehäuses (1) untergebracht ist;

ein elektrisches Element (M), welches für die Steuerung des Kompressor- Bauteils (2, 4) innerhalb des verschlossenen Gehäuses (1) untergebracht ist; und

eine Verbindungsröhre (9), welche innerhalb des verschlossenen Gehäuses (1) durch Flüssigkeit eine Verbindung zwischen dem Kompressor- Bauteil (2, 4) und der Entladungsröhre (8) herstellt;

gekennzeichnet durch

ein Wechselrichter-Steuerungsmittel (12, 13), welches das elektrische Element (M) mit einer Vielzahl von Betriebsfrequenzen betreiben kann, die sich von der Frequenz unterscheiden, bei der die Verbindungsröhre (9) dazu tendiert, einer Schwingungsbewegung ausgesetzt zu sein, um das elektrische Element (M) mit einer dieser Frequenzen zu betreiben.

2. Gekapselter Verdichter nach Anspruch 1, in welchem mindestens eine der Betriebsfrequenzen, die sich von den Resonanzfrequenzen der Verbindungsröhre (9) unterscheiden, gleich oder im wesentlichen gleich der Frequenz des elektrischen Stroms ist, welcher aus einer handelsüblichen Steckdose (11) erhältlich ist.