DE69810233T2

DE69810233T2 - Oszillierender Kompressor

Info

Publication number: DE69810233T2
Application number: DE69810233T
Authority: DE
Inventors: Koh Inagaki; Makoto Katayama; Masanori Kobayashi; Ichiro Morita
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2018-10-15
Also published as: KR100278596B1; EP0909895B1; DE69810233D1; EP0909895A2; KR19990037122A; US6056519A; EP0909895A3; CN1081745C; CN1214414A; ES2189098T3; TW419567B; SG107550A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Schwingkompressor, der in Kühlapparaten verwendet werden kann, und im Besonderen eine verbesserte Struktur für einen elastischen Mechanismus eines Schwingkompressors, der die Oszillation eines Kolbens des Kompressors induziert.
Die Erstveröffentlichungen der japanischen Patente 4-347460 und 5- 288419 sowie das US Patent 5525845 offenbaren Schwingkompressoren, die so ausgelegt sind, dass sie einen Kolben in Schwingungen versetzen, um das Volumen einer Verdichtungskammer bei Ansaugung und Verdichtung durch einen elastischen Mechanismus zu verändern. Der elastische Mechanismus besteht aus einer Vielzahl von Scheiben. Jede Scheibe besitzt spiralförmige Schlitze zur Ausbildung von Federarmen, welche die Reaktionskraft gegen die Bewegung des Kolbens in eine Richtung erzeugen, um den Kolben innerhalb eines Zylinders hin- und her zu bewegen. Die Scheiben werden so gelegt, dass sie einander überlappen. Zwischen zwei nebeneinander liegenden Scheiben sind Distanzstücke gesetzt, um direkten Kontakt zwischen denselben zu vermeiden, welcher zum Verschleißen oder Brechen der Federarme führt. Die Verwendung der Distanzstücke erhöht jedoch die Größe des Gewichts des elastischen Mechanismus und vermindert die Resonanzfrequenz eines sich bewegenden Gliedes einschließlich des Kolbens, und führt so zu einer Verminderung der Kapazität des Kompressors. Zusätzlich bewirkt die Oszillation der Scheiben, dass sich die Belastung auf beide Enden jedes Federarms konzentriert, was zu einem Ermüdungsbruch der Federarme führt.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Schwingkompressor geschaffen, welcher umfasst: (a) ein abgeschlossenes Gehäuse; (b) einen Block mit einem darin ausgebildeten Zylinder, in dem sich ein Kolben zur Veränderung eines Volumens einer Verdichtungskammer hin- und herbewegt; (c) einen Bewegungsmechanismus, der den Kolben in dem Zylinder in eine erste Richtung bewegt; und (d) eine elastische Einheit mit einer Vielzahl von Platten, von denen jede an einem ersten Abschnitt mit dem Block und an einem zweiten Abschnitt mit dem Kolben verbunden ist und in denen jeweils zumindest ein Schlitz ausgebildet ist, der so gekrümmt ist, dass er einen Arm definiert, der elastisch gebogen wird, um den Kolben in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung in Reaktion auf die Bewegung des Kolbens durch den Bewegungsmechanismus zu drängen, wobei der Schlitz einer jeden der Platten eine größere Breite als der Arm aufweist, und wobei die Platten so nebeneinander liegend angeordnet sind, dass der Arm einer jeden der Platten den Schlitz einer danebenliegenden der Platten überlappt.
Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen eine kompakte und leichtgewichtige Struktur eines elastischen Mechanismus eines Schwingkompressors mit einer erhöhten Dauerhaltbarkeit.
In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Schlitz einer jeden der Platten ein Ende auf, das geometrisch so ausgerichtet ist, dass es mit einem Abschnitt einer Senkrechten auf eine longitudinale Mittellinie des Schlitzes übereinstimmt.
Es kann auch ein zweiter gekrümmter Schlitz vorgesehen sein, der sich von dem Ende des Schlitzes aus erstreckt, und der eine geringere Breite als die des Schlitzes aufweist.
Vorzugsweise sind in jeder der Platten Ausnehmungen neben den Enden des Schlitzes ausgebildet. In erwünschter Weise stimmen die Platten in der Mitte miteinander überein und sind so in abgewinkelter Stellung zueinander versetzt sind, dass Abschnitte einer jeden der Platten, die deren Ausnehmungen benachbart sind, in die Ausnehmungen einer danebenliegenden der Platten eingreifen.
Vorteilhafterweise weicht der Arm einer der Platten in seinen Abmessungen von denen einer anderen der Platten ab.
In erwünschter Weise ist das äußere Ende des Schlitzes einer jeden der Platten in einem gegebenen Winkel von einer Senkrechten auf eine longitudinale Mittellinie des Schlitzes weg nach außen orientiert. Der gegebene Winkel kann in einem Bereich von -10º bis 60º, vorzugsweise von 10º bis 50º liegen.
Vorzugsweise ist das innere Ende des Schlitzes einer jeden der Platten in einem gegebenen Winkel von einer Senkrechten auf eine longitudinale Mittellinie des Schlitzes weg nach innen orientiert. Der gegebene Winkel kann in einem Bereich von -30º bis 30º liegen.
In erwünschter Weise greifen die Enden des Schlitzes einer jeden der Platten während des Biegens der Arme, die von der Bewegung des Kolbens begleitet wird, in äußere und innere Endabschnitte des Arms einer daneben liegenden der Platten ein und halten diese fest. Die Enden des Schlitzes einer jeden der Platten können verjüngte Oberflächen aufweisen, die einem unteren Totpunkt des Kolbens zugewandt sind.
Die vorliegende Erfindung wird durch die hier unten gegebene detaillierte Beschreibung und die angehängten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besser verständlich gemacht, wobei jedoch diese die Erfindung nicht auf die spezifische Ausführungsform beschränken, sondern lediglich der Erklärung bzw. dem Verständnis dienen.
In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht, die einen Schwingkompressor gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht, die eine der Scheiben zeigt, die in einem elastischen Mechanismus verwendet werden, der in einem Schwingkompressor gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 4 eine Draufsicht, die eine der Scheiben zeigt, die in einem elastischen Mechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet werden;
Fig. 5 eine Draufsicht, die eine der Scheiben zeigt, die in einem elastischen Mechanismus gemäß der dritten Ausführungsform verwendet werden;
Fig. 6 eine Draufsicht, die eine der Scheiben zeigt, die in einem elastischen Mechanismus gemäß der vierten Ausführungsform verwendet werden;
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8 eine Draufsicht, die eine erste Scheibe eines elastischen Mechanismus gemäß der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 9 eine Draufsicht, die eine zweite Scheibe eines elastischen Mechanismus gemäß der fünften Ausführungsform zeigt;
Fig. 10 eine Draufsicht, die eine der Scheiben zeigt, die in einem elastischen Mechanismus gemäß der sechsten Ausführungsform verwendet werden;
Fig. 11 eine Draufsicht, die eine der Scheiben zeigt, die in einem elastischen Mechanismus gemäß der siebenten Ausführungsform verwendet werden;
Fig. 12 eine Querschnittansicht, die einen Schwingkompressor mit einem elastischen Mechanismus gemäß der achten Ausführungsform zeigt; und
Fig. 13 eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 12. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, im Besonderen auf Fig. 1, wird ein Schwingkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, der in Kühlapparaten verwendet werden kann.
Der Schwingkompressor umfasst allgemein das abgeschlossene Gehäuse 1 und den Kompressor-Mechanismus 2. Der Kompressor-Mechanismus 2 besteht aus dem Elektromotor 3, dem Zylinderblock 4, dem Kolben 5, dem hohlen Block 6, dem Zylinderkopf 7, und der elastischen Einheit 18 und wird innerhalb des Gehäuses durch Tragfedern (nicht gezeigt) gehalten.
Der Zylinderblock 4 besitzt den darin ausgebildeten Zylinder 8, in dem sich der Kolben 5 hin- und herbewegt, um zum Beispiel ein Kühlmittel vom Einlass 7a in die Verdichtungskammer 16 hinein zu saugen und es vom Auslass 7b an ein Kühlsystem abzugeben.
Der Motor 3 besteht aus dem Stator 3a, der aus Reineisen besteht, und dem Rotor 3b, der aus einer Spule besteht. Der Stator 3a besitzt den darauf angeordneten Permanentmagneten 3c. Der Rotor 3b ist durch die Verbindung 10 mit dem Kolben 5 verbunden.
Die elastische Einheit 18 besteht aus einer Vielzahl von Scheiben 19 (drei in dieser Ausführungsform), die so gelegt sind, dass sie einander überlappen. Die Scheiben 19 sind an den zentralen Abschnitten 18a mit einem Ende des Kolbens 5 und an den Umfangsabschnitten 18b mit dem Block 6 verbunden. Jede der Scheiben 19 besitzt, wie in den Fig. 2 und 3 deutlich gezeigt, die darin ausgebildeten bogenförmigen Schlitze 20a, 20b, 20c und 20d, um die Arme 21a, 21b, 21c, und 21d zu definieren, die sich in spiralförmiger Gestalt erstrecken, so dass die Scheibe 19 in einer zur Ebene ihrer Seitenflächen senkrechte Richtung gebogen werden kann.
Die Schlitze 20a bis 20d werden in der Breite jeweils von den inneren Seitenrändern 22a, 22b, 22c, und 22d und den äußeren Seitenrändern 23a, 23b, 23c, und 23d der Arme 21a bis 21d, und in der Länge jeweils von den innere Enden 24a, 24b, 24c, und 24d und den äußeren Enden 25a, 25b, 25c, und 25d definiert. Die Schlitze 20a bis 20d besitzen eine Breite, die größer ist als die der Arme 21a bis 21d.
Die Scheiben 19 sind in der Umfangsrichtung zueinander um 45º versetzt, so dass beide Enden der Arme 21a bis 21d einer jeden der Scheiben 19 mit den inneren Enden 24a bis 24d und den äußeren Enden 25a bis 25d der Schlitze 20a bis 20d einer daneben liegenden der Scheiben 19 übereinstimmen. Mit anderen Worten, die Arme 21a bis 21d einer jeden der Scheiben 19 überlappen die Schlitze 20a bis 20d einer daneben liegenden der Scheiben 19.
Wird im Betrieb der Strom von einer Wechselstromversorgung zu dem Rotor 3b des Motors 3 zugeführt, wird der Rotor 3b erregt und zusammen mit dem Kolben 5 in eine longitudinale Richtung desselben innerhalb des vom Magneten 3c erzeugten elektrischen Feldes bewegt, und presst dabei die elastische Einheit 18. Die elastische Einheit 18 erzeugt eine Reaktionskraft, um den Kolben 5 in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen und bewirkt, dass der Kolben schwingt, um das Volumen der Verdichtungskammer 16 abwechselnd zu erhöhen und zu vermindern.
Wenn die elastische Einheit 18 vom Kolben 5 gepresst wird, werden die Arme 21a bis 21d der Ebene der Scheiben 19 in eine zu den Seitenflächen der Scheiben 19 senkrechte Richtung gebogen oder bewegt. Die Arme 21a bis 21d einer jeden der Scheiben 19 überlappen, wie oben beschrieben, die Schlitze 20a bis 20d einer danebenliegenden der Scheiben 19. Die Arme 21a bis 21d von zwei äußeren der Scheiben 19 werden daher immer in einem konstanten, der Dicke der Scheibe 19 entsprechenden Abstand gehalten. Im Besonderen werden die Arme 21a bis 21d aller Scheiben 19 mit ungeachtet des Ausmaßes der Bewegung des Kolbens 5 konstanten Zwischenräumen zwischen den selben in die longitudinale Richtung des Kolbens 5 bewegt. Dies vermeidet das Verschleißen oder Brechen der Arme 21a bis 21d, welches durch Reiben der Arme 21a bis 21d zweier beliebiger nebeneinander liegender der Scheiben 19 während der Oszillation des Kolbens 5 verursacht würde.
Jede der Scheiben 19 kann alternativ auch einen einzelnen darin ausgebildeten Schlitz aufweisen, der sich in spiralförmiger Gestalt erstreckt, um einen einzelnen Arm auszubilden. Es ist ratsam, dass der Schlitz, wie die obige Ausführungsform, eine größere Breite als der Arm aufweist, und dass der Arm einer jeden der Scheiben 19 den Schlitz einer danebenliegenden der Scheiben 19 überlappt, um das Reiben der Arme zweier beliebiger nebeneinander liegender der Scheiben 19 zu vermeiden.
Anstatt des Motors 3 mit dem Rotor 3b und dem Permanentmagnet 3c können beliebige bekannte Bewegungsmechanismen verwendet werden, die in der Lage sind, den Kolben 5 hin- und her zu bewegen.
Fig. 4 zeigt die elastische Einheit 18 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die aus einer Vielzahl von Scheiben 26 besteht.
Jede der Scheiben 26 besitzt, wie in der Zeichnung deutlich gezeigt, die darin ausgebildeten Schlitze 27a, 27b, 27c, und 27d, die spiralförmig sind, um die gekrümmten Arme 28a, 28b, 28c, und 28d zu definieren.
Die Schlitze 27a bis 27d werden in der Breite jeweils von den inneren Seitenrändern 29a, 29b, 29c, und 29d und den äußeren Seitenrändern 30a, 30b, 30c, und 30d der Arme 28a bis 28d, und in der Länge jeweils von den inneren Enden 31a, 31b, 31c, und 31d und den äußeren Enden 32a, 32b, 32c, und 32d definiert. Innere und äußere Enden eines einzelnen Schlitzes, wie zum Beispiel die inneren und äußeren Enden 31a und 32a des Schlitzes 27a, sind so orientiert, dass sie jeweils im Wesentlichen mit Abschnitten einer Senkrechten auf eine longitudinale Mittellinie des Schlitzes 27a übereinstimmen. Andere Anordnungen sind identisch mit denen der ersten Ausführungsform, und eine detaillierte Erklärung entfällt deshalb hier.
Bewegt sich der Kolben 5 im Betrieb hin- und her, bewirkt dieser, dass die Scheiben 26 in zu der Ebene der Seitenflächen der Scheiben 26 senkrechte Richtungen schwingen. Während der Oszillation der Scheiben 26 wird eine Bewegung der Arme 28a bis 28d einer jeden der Scheiben 26 im Wesentlichen durch die inneren Enden 31a bis 31d und die äußeren Enden 32a bis 32d der Schlitze 27a bis 27d einer danebenliegenden der Scheiben 26 unterdrückt. Die inneren und äußeren Enden 31a bis 31d und 32a bis 32d der Schlitze 27a bis 27d sind, wie oben beschrieben, so angeordnet, dass sie jeweils mit den Senkrechten auf die longitudinalen Mittellinien der Schlitze 27a bis 27d übereinstimmen, und bewirken so, dass die durch die Oszillation der Arme 28a bis 28d erzeugte Belastung gleichmäßig über zumindest Abschnitte der Arme 28a bis 28d, die durch die inneren und äußeren Enden 31a bis 31d und 32a bis 32d der Schlitze 27a bis 27d einer danebenliegenden der Scheiben 26 gehalten werden, verteilt wird. Dies führt im Vergleich zur ersten Ausführungsform zu einer Verminderung der maximalen Belastung, die auf die Enden eines jeden der Arme 28a bis 28d wirkt, und erhöht dadurch die Dauerhaltbarkeit der elastischen Einheit 18.
Fig. 5 zeigt die elastische Einheit 18 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, die aus einer Vielzahl von Scheiben 33 besteht.
Jede der Scheiben 33 besitzt, wie in der Zeichnung deutlich gezeigt, die darin ausgebildeten Schlitze 35a, 35b, 35c, und 35d, die spiralförmig sind, um die gekrümmten Arme 39a, 39b, 39c, und 39d zu definieren. Die Schlitze 35a bis 35d und die Arme 39a bis 39d sind in ihrer Form identisch mit den Schlitzen 27a bis 27d und den Armen 28a bis 28d in der zweiten, wie in Fig. 4 gezeigten, Ausführungsform.
Jede der Scheiben 33 besitzt auch die darin ausgebildeten äußeren schmalen Schlitze 36a bis 36d und die inneren schmalen Schlitze 37a bis 37d. Die äußeren schmalen Schlitze 36a bis 36d erstrecken sich jeweils nach außen von den äußeren Enden 34a bis 34d der Schlitze 35a bis 35d nahe der Mitte zwischen zwei nebeneinander liegenden der äußeren Enden 34a bis 34d entlang gekrümmter Linien, die sich inneren Seitenrändern der Schlitze 35a bis 35d entlang erstrecken. Die inneren schmalen Schlitze 37a bis 37d erstrecken sich jeweils nach innen von den inneren Enden 38a bis 38d der Schlitze 37a bis 37d nahe der Mitte zwischen zwei nebeneinander liegenden der inneren Enden 38a bis 38d entlang gekrümmter Linien, die sich äußeren Seitenrändern der Schlitze 35a bis 35d entlang erstrecken. Andere Anordnungen sind identisch mit denen der zweiten Ausführungsform, und eine detaillierte Erklärung entfällt deshalb hier.
Die Ausbildung der äußeren schmalen Schlitze 36a bis 36a und der inneren schmalen Schlitze 37a bis 37d verlängert die effektive Länge der Arme 39a bis 39d, und erlaubt dadurch, dass ein Hub des Kolbens im Vergleich zur zweiten Ausführungsform vergrößert wird. Ferner werden während der Oszillation der Scheiben 26 der größte Teil der Endender Arme 39a bis 39d einer jeden der Scheiben 33 nahe an Enden der äußeren schmalen Schlitze 36a bis 36b und der inneren schmalen Schlitze 37a bis 37d jeweils durch die äußeren Enden 34a bis 34d und die inneren Enden 38a bis 38d einer danebenliegenden der Scheiben 33 in die zur Breite weisende Richtung der Arme 39a bis 39d gepresst, und bewirkt somit, dass die durch die Oszillation der Arme 39a bis 39d entstehende Belastung gleichmäßig über die Enden der Arme 39a bis 39d verteilt wird, was, ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform, die Konzentration der Belastung, die auf die Enden der Arme 39a bis 39d wirkt, vermindert.
Die Fig. 6 und 7 zeigen die elastische Einheit 18 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung, die aus einer Vielzahl von Scheiben 50 besteht.
Jede der Scheiben 50 besitzt die äußeren dünnwandigen Abschnitte 41a, 41b, 41c, und 41d, die in regelmäßigen Abständen (i. e., 90º in dieser Ausführungsform) voneinander angeordnet sind, und die inneren dünnwandigen Abschnitte 43a, 43b, 43c und 43d, die in regelmäßigen Abständen (i. e., 90º in dieser Ausführungsform) voneinander angeordnet sind. Jeder der äußeren dünnwandigen Abschnitte 41a bis 41d ist, wie in Fig. 7 deutlich gezeigt, durch Ausnehmungen ausgebildet, die in beide Oberflächen jeder der Scheiben 50 außerhalb der äußeren Enden 40a bis 40d der Schlitze 49a bis 49d über einen Winkelbereich von 45º (i. e., 360º/(2n)º, wobei n die Anzahl der Arme ist) durch maschinelle Bearbeitung eingebracht wurden. In ähnlicher Weise ist jeder der inneren dünnwandigen Abschnitte 43a bis 43d durch Ausnehmungen ausgebildet, die in beide Oberflächen jeder der Scheiben 50 innerhalb der inneren Enden 42a bis 42d der Schlitze 49a bis 49d über einen Winkelbereich von 45º durch maschinelle Bearbeitung eingebracht wurden.
Die Scheiben 50 sind, wie in den obigen Ausführungsformen, in einer Winkelstellung von 45º so zueinander versetzt, dass die Arme 51a bis 51d einer jeden der Scheiben 50 die Schlitze 49a bis 49d einer danebenliegenden der Scheiben 50 überlappen können, und dass Umfangsabschnitte zwischen den äußeren dünnwandigen Abschnitten 41a bis 41d und zentrale Abschnitte zwischen den inneren dünnwandigen Abschnitten 43a bis 43d einer jeden der Scheiben 50 jeweils in die äußeren dünnwandigen Abschnitte 41a bis 41d und die inneren dünnwandigen Abschnitte 43a bis 43d einer danebenliegenden der Scheiben 50 eingebracht werden können. Dadurch wird ermöglicht, die gesamte Dicke der elastischen Einheit 18 unter die Summe der Dicke der drei Scheiben 50 zu vermindern, ohne die Form, die Dicke, und die Federkonstante der Arme 51a bis 51d zu verändern. Die Ausbildung der Ausnehmungen resultiert in einer Verminderung des Gewichtes der elastischen Einheit 18. Die Resonanzfrequenz des Schwingkompressors kann so erhöht werden, um die Kühlkapazität desselben zu vergrößern.
Jeder der äußeren dünnwandigen Abschnitte 41a bis 41d und der inneren dünnwandigen Abschnitte 43a bis 43d kann alternativ auch durch maschinelle Ausformung einer einzelnen Ausnehmung in jeder der Oberflächen einer jeden der Scheiben 50 ausgebildet werden.
Die Fig. 8 und 9 zeigen die elastische Einheit 18 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung, die aus einer gegebenen Anzahl erster Scheiben 45 (eine ist in Fig. 8 gezeigt) und einer gegebenen Anzahl zweiter Scheiben 46 (eine ist in Fig. 9 gezeigt) besteht.
Die ersten und zweiten Scheiben 45 und 46 sind in der Form der Arme 44a bis 44d und 46a bis 46d den Scheiben 19 in der ersten, wie in Fig. 2 und 3 gezeigten, Ausführungsform ähnlich, außer dass die Arme 44a bis 44d eine größere Breite als die Arme 46a bis 46d aufweisen, so dass die Federkonstante der Arme 44a bis 44d größer ist als jene der Arme 46a bis 46d. Die Dicke der ersten Scheiben 45 kann entweder identisch mit oder unterschiedlich zu jener der zweiten Scheiben 46 sein.
Daher kann das Ausmaß der Bewegung (i. e., die Federkonstante), das Gewicht, und die Resonanzfrequenz der elastischen Einheit 18 durch Auswahl einer Kombination aus den ersten und zweiten Scheiben 45 und 46 bestimmt werden.
Fig. 10 zeigt die elastische Einheit 18 gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung, die eine Modifikation der zweiten, in Fig. 4 dargestellten, Ausführungsform ist. Gleiche Bezugszeichen wie die in Fig. 4 verwendeten beziehen sich auf dieselben Teile, und eine detaillierte Erklärung entfällt deshalb hier.
Die in jeder Scheibe 26 ausgebildeten Schlitze 27a, 27b, 27c, und 27d weisen jeweils die äußeren Enden 125a, 125b, 125c, und 125d auf, von welchen jedes in einem Winkel α weg von der Senkrechten 100 auf eine longitudinale Mittellinie eines entsprechenden der Schlitze 27a bis 27d an einem Punkt an dem äußeren Ende des einen der Schlitze 27a bis 27d nach außen orientiert ist.
Während der Oszillation der Scheiben 26, die durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 5 entsteht, unterliegen äußere Abschnitte der Arme 28a bis 28d nahe dem Umfangsabschnitt 18b einer jeden der Scheiben 26 einer größeren Torsion als die, die auf innere Abschnitte der Arme 28a bis 28d wirken, so dass sich eine größere Belastung auf Abschnitte der Arme 28a bis 28d einer jeden der Scheiben 26 konzentriert, deren Bewegung durch die äußeren Enden 125a bis 125d der Schlitze 27a bis 27d einer danebenliegenden der Scheiben 26 unterdrückt wird. Die Verteilung der Belastung in die zur Breite verlaufende Richtung der Arme 28a bis 28d hängt von der Orientierung der äußeren Enden 125a bis 125d der Sehlitze 27a bis 27d ab. Im Besonderen hängt ein maximales Niveau der Belastung von der Orientierung der äußeren Enden 125a bis 125d der Schlitze 27a bis 27d ab. Es wurde experimentell herausgefunden, dass die Belastung, die auf die äußeren Abschnitte der Arme 28a bis 28d wirkt, kleiner als ein zulässiges Niveau wird, wenn die Orientierung der äußeren Enden 125a bis 125d der Schlitze 27a bis 27d, das heisst, der Winkel α, in einem Bereich von -10º ≤ α ≤ 60º, vorzugsweise in einem Bereich von 10º ≤ α ≤ 50º liegt.
Fig. 11 zeigt die elastische Einheit 18 gemäß der siebenten Ausführungsform der Erfindung, die eine Modifikation der sechsten, in Fig. 10 dargestellten, Ausführungsform ist. Gleiche Bezugszeichen wie die in Fig. 10 verwendeten beziehen sich auf dieselben Teile, und eine detaillierte Erklärung entfällt deshalb hier.
Die Schlitze 27a, 27b, 27c, und 27d, die in jeder Scheibe 26 ausgebildet sind, besitzen jeweils die inneren Enden 131a, 131b, 131c, und 131d, von welchen jedes in einem Winkel β weg von der Senkrechten 100 auf die longitudinale Mittellinie eines entsprechenden der Schlitze 27a bis 27d an einem Punkt an dem inneren Ende des einen der Schlitze 27a bis 27d nach innen orientiert ist.
Während der Oszillation der Scheiben 26, die durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 5 entsteht, unterliegen innere Abschnitte der Arme 28a bis 28d nahe dem zentralen Abschnitt 18a einer jeden der Scheiben 26 einem gewissen Ausmass an Torsion, obwohl es, wie oben beschrieben, geringer ist als die, welche auf die äußeren Abschnitte der Arme 28a bis 28d wirken, so dass sich die Belastung auf Abschnitte der Arme 28a bis 28d einer jeden der Scheiben 26 konzentriert, deren Bewegung durch die inneren Enden 131a bis 131d der Schlitze 27a bis 27d einer danebenliegenden der Scheiben 26 unterdrückt wird. Die Verteilung der Belastung in die zur Breite verlaufende Richtung der Arme 28a bis 28d hängt von der Orientierung der inneren Enden 131a bis 131d der Schlitze 27a bis 27d ab. Im Besonderen hängt ein maximales Niveau der Belastung von der Orientierung der inneren Enden 131a bis 131d der Schlitze 27a bis 27d ab. Es wurde experimentell herausgefunden, dass die Belastung, die auf die inneren Abschnitte der Arme 28a bis 28d wirkt, kleiner als ein zulässiges Niveau wird, wenn die Orientierung der inneren Enden 131a bis 131d der Schlitze 27a bis 27d, das heißt, der Winkel β, in einem Bereich von -30º ≤ α ≤ 30º liegt.
Die Fig. 12 und 13 zeigen die elastische Einheit 18 gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung, die sich von der siebenten, in Fig. 11 gezeigten, Ausführungsform nur in der Form äußerer und innerer Enden 55a bis 55d und 56a bis 56d von Schlitzen, die in jeder Scheibe 53 ausgebildet sind, unterscheiden. Fig. 12 illustriert, wie die Schlitze der äußersten der Scheiben 53 mit den Armen 57a bis 57d einer danebenliegenden der Scheiben 53 übereinstimmen. Fig. 13 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 12, die darstellt, wie die sieben Scheiben 53 gelegt werden, um einander zu überlappen.
Jedes der äußeren Enden 55a bis 55d der Schlitze weist, wie in Fig. 13 deutlich gezeigt, eine verjüngte Oberfläche auf, die dem unteren Totpunkt des Kolbens 5 (i. e., in einer Richtung, die dem Kopf des Kolbens 5 entgegengesetzt ist) zugewandt ist. In ähnlicher Weise weist jedes der inneren Enden 56a bis 56d der Schlitze eine verjüngte Oberfläche auf, die dem unteren Totpunkt des Kolbens 5 zugewandt ist. Daher wird während des Ansaughubes des Kolbens 5 zu, dem unteren Totpunkt die Bewegung der Arme 57a bis 57b einer jeden der Scheiben 53, außer derjenigen, die dem oberen Totpunkt am nächsten liegt, durch spitzwinkelige Ränder 61 der äußeren und inneren Enden 55a bis 55d und 56a bis 56d der Schlitze einer danebenliegenden der Scheiben 53 unterdrückt. Während des Verdichtungshubes des Kolbens 5 zu dem oberen Totpunkt, wird die Bewegung die Arme 57a bis 57b einer jeden der Scheiben 53, außer derjenigen, die dem unteren Totpunkt am nächsten liegt, durch stumpfwinkelige Ränder 60 der äußeren und inneren Enden 55a bis 55d und 56a bis 56d der Schlitze einer danebenliegenden der Scheiben 53 unterdrückt. Im Besonderen wird die effektive Länge der Arme 57a bis 57b beim Verdichtungshub größer als diejenige beim Ansaughub, so dass die Federkonstante der Arme 57a bis 57b beim Verdichtungshub kleiner wird als diejenige beim Ansaughub.
Dementsprechend werden die durchschnittliche Federkonstante der Arme 57a bis 57b während eines Hubes und die Resonanzfrequenz klein, wenn die Kühlkapazität eines Kühlapparates durch Erhöhung des Druckes in einer Gegendruckkammer erhöht wird, um die Amplitudenmitte des Kolbens 5 zum oberen Totpunkt hin zu verschieben, was zu einer Erhöhung des variablen Ausmaßes der Kühlkapazität über einen Wert führt, der basierend auf einer Veränderung in der Amplitude des Kolbens 5 geschätzt wird. Das Kühlvermögen des Kühlapparats in Abhängigkeit von der Kühlkapazität wird daher verbessert. Dies ermöglicht, den Gegendruck zu vermindern, wenn der Kühlapparat bei einer minimalen Kühlkapazität betrieben wird, um das Auslecken von Kühlmittel von der Gegendruckkammer zu der Verdichtungskammer 16 zu reduzieren.
Anstatt der Ausbildung der verjüngten Oberflächen an den äußeren und inneren Enden 55a bis 55d und 56a bis 56d der Schlitze können Distanzstücke mit verjüngten Enden zwischen zwei nebeneinander liegenden der Scheiben 53 eingesetzt werden, um die Bewegung der inneren und äußeren Enden der Arme 57a bis 57b während der Oszillation der Scheiben 56 zu unterdrücken.
Diese Ausführungsform kann mit jeder beliebigen der obigen ersten bis siebten Ausführungsformen verwendet werden.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform offenbart, um ein besseres Verständnis davon zu erleichtern, doch ist es leicht zu erkennen, dass die Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die Erfindung als alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen an den gezeigten Ausführungsformen umfassend zu verstehen, die ausgeführt werden können, ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen, wie es in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt ist. Beispielsweise kann jede Scheibe der elastischen Einheit 18 einen einzelnen darin ausgebildeten Schlitz aufweisen, der sich in spiralförmiger Gestalt erstreckt, um einen einzelnen Arm zu definieren. Ferner kann die Krümmung und Länge der Arme zueinander unterschiedlich sein, so lange die Arme jeder Scheibe so ausgebildet sind, dass sie die Schlitze der danebenliegenden Scheibe überlappen.

Claims

1. Schwingkompressor, umfassend:

ein abgeschlossenes Gehäuse (1);

einen Block (4) mit einem darin ausgebildeten Zylinder (8), in dem sich ein Kolben (5) zur Veränderung eines Volumens einer Verdichtungskammer (16) hin- und herbewegt;

einen Bewegungsmechanismus, der den Kolben in dem Zylinder (8) in eine erste Richtung bewegt; und

eine elastische Einheit (18) mit einer Vielzahl von Platten (19), von denen jede an einem ersten Abschnitt mit einem hohlen Block (6) und an einem zweiten Abschnitt mit dem Kolben (5) verbunden ist und in denen jeweils zumindest ein Schlitz (20a-d) ausgebildet ist, der so gekrümmt ist, dass er einen Arm (21a-d) definiert, der elastisch gebogen wird, um den Kolben (5) in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung in Reaktion auf die Bewegung des Kolbens (5) durch den Bewegungsmechanismus zu drängen, wobei der Schlitz (20a-d) einer jeden der Platten (19) eine größere Breite als der Arm (21a-d) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Platten (19) so nebeneinanderliegend angeordnet sind, dass der Arm (21a-d) einer jeden der Platten (19) den Schlitz (20a-d) einer danebenliegenden der Platten (19) überlappt.

2. Schwingkompressor nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (27a-d) einer jeden der Platten (26) ein Ende (31a- d, 32a-d) aufweist, das geometrisch so ausgerichtet ist, dass es mit einem Abschnitt einer Senkrechten auf eine longitudinale Mittellinie des Schlitzes (27a-d) übereinstimmt.

3. Schwingkompressor nach Anspruch 1 oder 2, wobei er ferner einen zweiten gekrümmten Schlitz (36a-d, 37a-d) umfasst, der sich von einem Ende des Schlitzes (35a-d) aus erstreckt, und der eine geringere Breite als die des Schlitzes (35a-d) aufweist.

4. Schwingkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in jeder der Platten (50) Ausnehmungen (41a-d, 43a-d) neben Enden des Schlitzes (49a-d) ausgebildet sind, und wobei die Platten (50) in der Mitte miteinander übereinstimmen und so in abgewinkelter Stellung zueinander versetzt sind, dass Abschnitte einer jeden der Platten (50), die den Ausnehmungen (41a-d, 43a-d) benachbart sind, in die Ausnehmungen (41a-d, 43a-d) einer danebenliegenden der Platten (50) eingreifen.

5. Schwingkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Arm (44a-d/46a-d) einer der Platten (45/46) in seinen Abmessungen von dem einer anderen der Platten (45/46) abweicht.

6. Schwingkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schlitz (27a-d) einer jeden der Platten (26) ein äußeres Ende (125a-d) aufweist, das in einem gegebenen Winkel (α) von einer Senkrechten auf eine longitudinale Mittellinie des Schlitzes (27a-d) weg nach außen orientiert ist, wobei der gegebene Winkel (α) in einem Bereich von -10º bis 60º liegt.

7. Schwingkompressor nach Anspruch 6, wobei der gegebene Winkel (α) in einem Bereich von -10º bis 50º liegt.

8. Schwingkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schlitz (27a-d) einer jeden der Platten (26) ein inneres Ende (131a-d) aufweist, das in einem gegebenen Winkel (β) von einer Senkrechten auf eine longitudinale Mittellinie des Schlitzes (27a-d) weg nach innen orientiert ist, wobei der gegebene Winkel (β) in einem Bereich von -30º bis 30º liegt.

9. Schwingkompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Enden (55a-d, 56a-d) des Schlitzes einer jeden der Platten (53) während des Biegens der Arme (57a-d), die von der Bewegung des Kolbens (5) begleitet wird, in äußere und innere Endabschnitte des Arms (57a-d) der danebenliegenden der Platten (53) eingreifen und diese festhalten, und wobei die Enden (55a-d, 56a-d) des Schlitzes einer jeden der Platten (53) verjüngte Oberflächen aufweisen, die einem unteren Totpunkt des Kolbens (5) zugewandt sind.