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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Schwingkompressor, der vorzugsweise in einem Kühlschrank
und einer Klimaanlage verwendet wird.
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Verschiedene herkömmliche Schwingkompressoren
sind in den veröffentlichten
japanischen Anmeldungen Nr. Kokai 51-57009, Kokai 8-247025, Kokai
9-324764 und Kokai 4-347460 offenbart.
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Der Schwingkompressor umfasst im
Prinzip ein bewegbares Element, das einen Kolben umfasst, sowie
ein feststehendes Element, das einen Zylinder umfasst, sodass Gas
in eine Kompressionskammer, die durch den Kolben und den Zylinder
definiert ist, eingeleitet und von dem Kolben, der in der axialen Richtung
hin- und hergeht, komprimiert wird.
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Die
DE 2 441 604 A1 offenbart einen Schwingkompressor
mit zwei Zylindern an jeder Seite eines hin- und hergehenden Kolbens
mit zwei Enden.
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Ein Ziel einiger Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingkompressor bereitzustellen,
der in der Lage ist, das obere Spiel des Kolbens bei einem gegebenen
Kolbenhub zu minimieren und einen wirksamen Betrieb des Kompressors
aufrecht zu erhalten.
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Ein weiteres Ziel einiger Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ist es, eine praktische Kühlvorrichtung, wie zum Beispiel
einen Kühlschrank,
zu realisieren, die in der Lage ist, in Ansprechen auf eine hohe
Temperatur der umgebenden Luft den Hub des Kolbens automatisch zu
erhöhen,
sodass die Kühlleistung
in ausreichendem Maß erhalten
werden kann, selbst in solch einem Zustand Naher Belastung, und
die auch in der Lage ist, in Ansprechen auf eine erniedrigte Temperatur
der umgebenden Luft den Hub des Kolbens automatisch zu verringern,
wodurch der wirksame Kompressorbetrieb in Übereinstimmung mit den Antriebszuständen der
Kühlvorrichtung
ohne die Verwendung zusätzlicher
Detektions- und Steuereinrichtungen realisiert wird.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist ein Schwingkompressor vorgesehen, umfassend:
ein
dicht verschlossenes Gehäuse
mit einem Innenraum zum Speichern von Kühlgas;
einen Block, der
in dem dicht verschlossenen Gehäuse
aufgenommen ist;
einen Motor, der einen Ständer, welcher an dem Block
befestigt ist, und eine Antriebsvorrichtung umfasst;
einen
Kolben, der mit der Antriebsvorrichtung des Motors verbunden ist;
ein
bewegbares Element, das die Antriebsvorrichtung des Motors und den
Kolben umfasst; und
ein feststehendes Element, das den Ständer des
Motors und den Block umfasst; gekennzeichnet durch:
ein elastisches
Element mit einem Abschnitt, der an dem bewegbaren Element befestigt
ist, und einem weiteren Abschnitt, der an dem feststehenden Element
befestigt ist;
einen Zylinder, der den Kolben aufnimmt und
in einer axialen Richtung in Bezug auf den Block verschiebbar ist;
und
eine Verschiebungseinrichtung zum Verschieben des Zylinders
in der axialen Richtung.
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Optional kann der Kompressor ferner
einen Zylinderkopf, der an dem Zylinder befestigt ist, Gegendruckkammern,
die in dem Kühlgasraum
gebildet und durch eine integrale Einheit, die den Zylinder und/oder
den Zylinderkopf umfasst, luftdicht abgeteilt sind, und wobei mindestens
eine der Gegendruckkammern auf einem niedrigen Druckniveau gehalten wird,
und eine andere der Gegendruckkammern auf einem hohen Druckniveau
gehalten wird, umfassen.
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Es wird bevorzugt, dass der Schwingkompressor
ferner ein elastisches Element umfasst, dessen eines Ende mit der
integralen Einheit verbunden ist, die den Zylinder und / oder den
Zylinderkopf umfasst, und dessen anderes Ende mit dem feststehenden
Element verbunden ist, und ferner einen Zylinderlagedetektionssensor
umfasst, der an dem feststehenden Element oder dem Zylinder befestigt
ist.
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Optional kann der Kompressor ferner
auch einen Zylinderkopf, der an dem Zylinder befestigt ist, ein
Zusatzrohr, dessen eines Ende in der axialen Richtung in Bezug auf
ein Auslassrohr oder ein Einlassrohr verschiebbar ist, und dessen
anderes Ende an dem Zylinder oder dem Zylinderkopf befestigt ist, umfassen.
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Die vorstehend erwähnten und
weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
deutlicher werden, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu
lesen ist, in welchen:
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1 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer
siebenten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Schwingkompressor
gemäß einer
neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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10 eine
senkrechte Querschnittsansicht ist, die einen Betriebszustand des
Schwingkompressors gemäß der neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen in größerem Detail
beschrieben. Identische Teile werden in den Zeichnungen mit gleichen
Bezugsziffern bezeichnet.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der Schwingkompressor umfasst ein
dicht verschlossenes Gehäuse 1 mit
einem Innenraum 1a zum Speichern von Kühlgas, sowie einen Hauptkörper 2.
Ein Motor 3 umfasst einen Ständer 3a und eine Antriebsvorrichtung 3b.
Die Antriebsvorrichtung 3b ist an einem Kolben 5 befestigt.
Der Hauptkörper 2 besteht
grob aus einem bewegbaren Element 12 und einem feststehenden
Element 13. Das bewegbare Element 12 umfasst die
An triebsvorrichtung 3b des Motors 3 und den Kolben 5.
Das feststehende Element 13 umfasst einen Zylinder 4,
den Ständer 3a des
Motors 3 und einen Block 6. Der Hauptkörper 2 wird
in dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 durch eine
Tragfeder (nicht gezeigt) elastisch gehalten. Schmieröl 11 ist
in dem unteren Abschnitt des dicht verschlossenen Gehäuses 1 gespeichert.
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Ein elastisches Element 8 umfasst
eine Vielzahl elastischer Elemente 8a, die in einer axialen Richtung
gestapelt oder mehrlagig sind, und über dazwischentretende radiale äußere Abstandshalter 8d und
radiale innere Abstandshalter 8e beabstandet sind. Ein
innerer zylindrischer Rand 8b eines jeden elastischen Elements 8 ist
an dem Kolben 5 befestigt. Ein äußerer zylindrischer Rand 8c des
elastischen Elements 8 ist an dem Block 6 befestigt.
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Der Zylinder 4 und das elastische
Element 8 wirken zusammen um den Kolben 5 so zu
halten, dass er gleiten und in der axialen Richtung hin- und hergehen kann.
Der Zylinder 4 und der Kolben 5 wirken zusammen,
um eine Druckkammer 9 zu definieren.
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Als Nächstes wird der Kompressionsmechanismus
des vorstehend beschriebenen Schwingkompressors beschrieben. Zuerst
wird Wechselstrom von einer Wechselstromquelle Einweg-gleichgerichtet und
in den Ständer 3a eingespeist.
Ein magnetisches Feld, das von dem Ständer 3a erzeugt wird,
zieht die Antriebsvorrichtung 3b, die an dem Kolben 5 befestigt
ist, auf der Grundlage des Prinzips vom magnetisch veränderbaren
Widerstand an. Wenn sich die Antriebsvorrichtung 3b in
der axialen Richtung verschiebt, verformt sich das elastische Element 8,
das zwischen der Antriebsvorrichtung 3b und dem Block 6 angeordnet
ist, in Ansprechen auf die Verschiebebewegung des Kolbens 5 elastisch,
und speichert in sich eine elastische Kraft. Wenn die in dem elastischen
Element 8 gespeicherte elastische Kraft ausreichend erhöht ist,
wird das Antriebsmittel 3b in die ursprüngliche Lage zurückgeschoben.
Die fortlaufende Wiederholung dieses Zyklus bewegt den Kolben 5 in
der axialen Richtung hin und her.
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Kühlgas
von dem Kühlsystem
(nicht gezeigt) wird in eine Niederdruckkammer 7a eines
Zylinderkopfes 7 eingeleitet und gelangt dann über ein
Einlassventil (nicht gezeigt), das in dem Zylinderkopf 7 angeordnet
ist, in die Kompressionskammer 9 des Zylinders 4.
Das Kühlgas,
das in die Kompressionskammer 9 eingeleitet wurde, wird
durch den Kolben 5, der in der vorstehend beschriebenen
Weise hin- und hergeht, komprimiert.
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Das komprimierte Kühlgas tritt
dann über
ein Auslassventil (nicht gezeigt) in eine Hochdruckkammer 7b des
Zylinderkopfes 7 ein, und tritt dann aus dem Zylinderkopf 7 zum
Kühlsystem
aus.
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In Übereinstimmung mit der ersten
Ausführungsform
ist der Zylinder 4 einstückig mit dem Zylinderkopf 7 und
in der axialen Richtung in Bezug auf den Block 6 verschiebbar,
wenn er durch eine Verschiebungseinrichtung 16 angetrieben
wird. Die Verschiebungseinrichtung 16 umfasst eine Zahnstange 16a,
die an einer sich axial erstreckenden Oberfläche des Zylinders 4 vorgesehen
ist. Ein Ritzel 16b, das zu dem feststehenden Element 13 drehbar
gelagert ist, greift, ebenso wie der Block 6, mit der Zahnstange 16a ineinander,
um so einen Zahnstangen-und-Ritzel-Mechanismus zu bilden. Somit sieht die
erste Ausführungsform
die Verschiebungseinrichtung 16 zum flexiblen Verschieben
des Kolbens 5 in der axialen Richtung in Bezug auf den
Block 6 vor.
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Der Betrieb des Schwingkompressors
in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform wird
hierin später
beschrieben.
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Während
eines Kompressionsbetriebsschrittes des Kompressors kann die Kühlleistung
durch Heruntersetzen der Spannung, die an den Motor 3 angelegt
wird, verringert werden, um den Hub des Kolbens 5 zu verringern.
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In diesem Fall kann das obere Spiel
des Kolbens 5 im Verhältnis
zur Abnahme des Kolbenhubes zunehmen. In Übereinstimmung mit der ersten
Ausführungsform
kann jedoch die Verschiebungseinrichtung 16 den Zylinder 4 in
Richtung der Kompressionskammer 9 verschieben, um das Volumen
der Kompressionskammer 9 zu reduzieren, wodurch das erhöhte obere
Spiel aufgehoben und das obere Spiel bei einem konstanten Wert gehalten
wird. Somit wird der Verlust bei der erneuten Ausdehnung verringert, und
die Leistungsfähigkeit
kann entsprechend aufrecht erhalten werden.
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Darüber hinaus wird, wenn eine
erhöhte Kühlleistung
erforderlich ist, eine erhöhte
Spannung an den Motor 3 angelegt, um den Hub des Kolbens 5 zu
erhöhen.
In diesem Fall verringert sich das obere Spiel wegen des erhöhten Hubes
des Kolbens 5. Der Kolben 5 kann mit dem Zylinderkopf 7 zusammenstoßen. Jedoch
kann in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform
die Verschiebungsvorrichtung 16 den Zylinder 4 von
der Kompressionskammer 9 wegschieben, um das Volumen der
Kompressionskammer 9 zu erhöhen; wodurch das verringerte
obere Spiel aufgehoben und ein Zusammenstoß des Kolbens 5 mit
dem Zylinderkopf 7 verhindert wird.
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Wie vorstehend beschrieben, sieht
die erste Ausführungsform
vor, dass der Schwingkompressor das dicht verschlossene Gehäuse 1 mit
dem Innenraum 1a zum Speichern von Kühlgas, den Block 6, der
in dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 aufgenommen
ist, den Motor 3, der den Ständer 3a und die Antriebsvorrichtung 3b umfasst,
den Kolben 5, der mit der Antriebsvorrichtung 3b des
Motors 3 verbunden ist, das bewegbare Element 12,
das die Antriebsvorrichtung 3b des Motors 3 und
den Kolben 5 umfasst, das feststehende Element 13,
das den Ständer 3a des
Motors 3 und den Block 6 umfasst, das elastische
Element 8 mit einem Abschnitt, der an dem bewegbaren Element 12 befestigt
ist, und einem weiteren Abschnitt, der an dem feststehenden Element 8 befestigt
ist, den Zylinder 4, der in der axialen Richtung in Bezug
auf den Block 6 verschiebbar ist, und die Verschiebungseinrichtung 16 zum
Verschieben des Zylinders 4 in der axialen Richtung, umfasst.
Mit dieser Anordnung wird es möglich,
das obere Spiel in Übereinstimmung
mit einem gegebenen Kolbenhub entsprechend zu minimieren. Der Kompressor
kann immer mit besseren Wirkungsgraden betrieben werden.
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Zweite Ausführungsform
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2 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 2 ist
der Zylinder 4 zwischen zwei Anschlagvorsprünge 17a und 17b gelegt,
die an einer inneren Fläche
des Blockes 7 vorgesehen sind, sodass der Zylinder 4 in
der axialen Richtung in Bezug auf den Block 7 in einem
durch die Anschlagvorsprünge 17a und 17b begrenzten
Bereich verschiebbar ist. Zwei Gegendruckkammern 18a und 18b,
die in dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 gebildet und durch
die integrale Einheit des Zylinders 4 und des Zylinderkopfes 7 luftdicht
abgeteilt sind, stehen über die
Gegendruckrohre 19a bzw. 19b mit der Außenseite
in Verbin dung. Ein Einlassrohr 20 erstreckt sich direkt
von dem Zylinderkopf 7 zu der Außenseite des dicht verschlossenen
Gehäuses 1.
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Ein Druckregelungsmechanismus 21 ist
zwischen den Gegendruckkammern 19a, 19b und dem Einlass-
und Auslassrohr 20 und 10 angeordnet. Insbesondere
umfasst der Druckregelungsmechanismus 21 insgesamt vier
Druckregelventile 21a, 21b, 21c und 21d.
Verbindungsrohre 21e und 21f erstrecken sich von
dem Einlassrohr 20 zu den Druckregelventilen 21a bzw. 21b.
Verbindungsrohre 21g und 21h erstrecken sich von
einem Auslassrohr 10 zu den Druckregelventilen 21c bzw. 21d.
Ein Druckrohr 21i verbindet die Druckregelventile 21a und 21c mit dem
Gegendruckrohr 19a. Ein Druckrohr 21j verbindet
die Druckregelventile 21b und 21d mit dem Gegendruckrohr 19b.
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Der Betrieb des Schwingkompressors
in Übereinstimmung
mit der zweiten Ausführungsform wird
hierin später
beschrieben.
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Der Druckregelungsmechanismus 21 bringt das
Gas mit niedrigem Druck von dem Einlassrohr 20 und das
Gas mit hohem Druck von dem Auslassrohr 10 ein und stellt
die Drücke
der eingeleiteten Gase durch die Druckregelventile 21a, 21b, 21c und 21d ein,
um eingestellte Gase mit beliebigen Drücken in einem Bereich von dem
ursprünglichen
hohen Druck bis zu dem ursprünglichen
niedrigen Druck zu erzeugen. Die eingestellten Gase werden in die
Gegendruckkammern 18a und 18b hinein eingespeist.
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Wenn die Temperatur der umgebenden
Luft hoch ist, wird eine erhöhte
Kühlleistung
benötigt.
In einem solchen Fall ist das Druckregelventil 21c geschlossen,
während
das Druckregelventil 21a offen ist. Somit wird die Gegendruckkammer 18a bei
einem niedrigen Druckniveau gehalten.
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Inzwischen wird das Druckregelventil 21d geöffnet und
das Druckregelventil 21b wird geschlossen. Somit wird der
Druck der Gegendruckkammer 18b auf ein hohes Niveau erhöht. Der
Zylinder 4, der einstückig
mit dem Zylinderkopf 7 ist, verschiebt sich auf Grund eines
Druckungleichgewichts zwischen den Gegendruckkammern 18a und 18b in
der axialen Richtung zu dem Anschlagvorsprung 17a.
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In diesem Fall erhöht sich
das obere Spiel des Kolbens 5 in Übereinstimmung mit der Verschiebebewegung
des Zylinders 4. Das vergrößerte obere Spiel kann jedoch
durch Anlegen einer erhöhten Spannung
an den Motor 3, um den Kolbenhub zu erhöhen, aufgehoben werden. Somit
ermöglicht
es die zweite Ausführungsform,
das obere Spiel bei einem konstanten Wert zu halten.
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Demgemäß wird es möglich, den Hub des Kolbens
in Ansprechen auf eine hohe Temperatur der umgebenden Luft automatisch
zu erhöhen,
sodass die Kühlleistung
in ausreichendem Maß erhalten
werden kann, selbst in solch einem Zustand hoher Belastung. Somit
kann der wirksame Kompressorbetrieb in Übereinstimmung mit den Antriebszuständen der Kühlvorrichtung
ohne die Verwendung zusätzlicher Detektions-
und Steuereinrichtungen realisiert werden.
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Wenn als Nächstes die Temperatur der umgebenden
Luft niedrig ist, ist eine verringerte Kühlleistung erforderlich. In
einem solchen Fall ist das Druckregelventil 21a geschlossen,
während
das Druckregelventil 21c offen ist. Somit wird der Druck der
Gegendruckkammer 18a auf ein hohes Niveau erhöht.
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Inzwischen wird das Druckregelventil 21b geöffnet und
das Druckregelventil 21d wird geschlossen. Somit wird die
Gegendruckkammer 18b auf einem verringerten niedrigen Druckniveau
gehalten. Die integrale Einheit aus dem Zylinder 4 und
dem Zylinderkopf 7 verschiebt sich auf Grund eines umgekehrten
Druckungleichgewichts zwischen den Gegendruckkammern 18a und 18b in
der axialen Richtung zu dem anderen Anschlagvorsprung 17b.
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In diesem Fall verringert sich das
ober Spiel des Kolbens 5 in Übereinstimmung mit der Verschiebebewegung
des Zylinders 4. Das verringerte obere Spiel kann jedoch
durch Anlegen einer erniedrigten Spannung an den Motor 3,
um den Kolbenhub zu verringern, aufgehoben werden. Somit ermöglicht es
die zweite Ausführungsform,
das obere Spiel bei dem konstanten Wert zu halten.
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Demgemäß wird es möglich, den Hub des Kolbens
in Ansprechen auf eine niedrige Temperatur der umgebenden Luft automatisch
zu verringern. Somit kann der wirksame Kompressorbetrieb in Übereinstimmung
mit den Antriebszuständen
der Kühlvorrichtung
ohne die Verwendung zusätzlicher
Detektions- und Steuereinrichtungen realisiert werden.
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Wie vorstehend beschrieben, sieht
die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vor, dass der Schwingkompressor das dicht
verschlossene Gehäuse 1 mit
dem Innenraum 1a zum Speichern von Kühlgas, den Block 6,
der in dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 aufgenommen
ist, den Motor 3, der den Ständer 3a und die Antriebsvorrichtung 3b umfasst,
den Kolben 5, der mit der Antriebsvorrichtung 3b des
Motors 3 verbunden ist, das bewegbare Element 12,
das die Antriebsvorrichtung 3b des Motors 3 und
den Kolben 5 umfasst, das feststehende Element 13,
das den Ständer 3a des
Motors 3 und den Block 6 umfasst, das elastische
Element 8 mit einem Abschnitt 8b, der an dem bewegbaren
Element 12 befestigt ist, und einem weiteren Abschnitt 8c,
der an dem feststehenden Element 13 befestigt ist, den
Zylinder 4, der in Bezug auf den Block 6 verschiebbar ist,
den Zylinderkopf 7, der an dem Zylinder 4 befestigt
ist, Gegendruckkammern 18a und 18b, die in dem
Kühlgasraum 1a gebildet
und durch eine integrale Einheit, die den Zylinder 4 und/oder
den Zylinderkopf 7 umfasst, luftdicht abgeteilt ist, und
wobei mindestens eine der Gegendruckkammern 18a, 18b auf
einem niedrigen Druckniveau gehalten wird, und eine andere der Gegendruckkammern 18a, 18b auf einem
hohen Druckniveau gehalten wird, umfasst. Mit dieser Anordnung wird
es möglich,
eine praktische Kühlvorrichtung,
wie zum Beispiel einen Kühlschrank,
zu realisieren, die in der Lage ist, in Ansprechen auf eine hohe
Temperatur der umgebenden Luft den Hub des Kolbens automatisch zu
erhöhen,
sodass die Kühlleistung
in ausreichendem Maß erhalten
werden kann, selbst in dem Zustand hoher Belastung, und die auch
in der Lage ist, in Ansprechen auf eine erniedrigte Temperatur der
umgebenden Luft den Hub des Kolbens automatisch zu verringern. Somit
wird ein wirksamer Kompressorbetrieb in Übereinstimmung mit den Antriebszuständen der
Kühlvorrichtung
ohne die Verwendung zusätzlicher
Detektions- und Steuereinrichtungen realisiert.
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Obwohl die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung den Druckregelungsmechanismus 21 offenbart,
der die Drücke
in den Gegendruckkammern 18a und 18b regelt, ist
es jedoch unnötig
zu erwähnen,
dass ähnliche
Effekte selbst dann erhalten werden können, wenn der Druckregelungsmechanismus 21 durch
eine beliebige andere Druckregelungseinrichtung ersetzt wird.
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Dritte Ausführungsform
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3 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 3 gezeigt,
hält oder
trägt ein
elastisches Element 22 federnd die integrale Einheit aus dem
Zylinder 4 und dem Zylinderkopf 7 in der Mitte zwischen
zwei Anschlagvorsprüngen 17a und 17b.
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Der Betrieb des Schwingkompressors
in Übereinstimmung
mit der dritten Ausführungsform wird
hierin später
beschrieben.
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Wenn eine hohe Spannung plötzlich an
den Motor 3 angelegt wird, kann der Kolben 5 mit
dem Zylinderkopf 7 zusammenstoßen. Demgemäß wird während eines Startphasen-Betriebs
des Kompressors die Spannung, die an den Motor 3 angelegt
wird, schrittweise erhöht,
um den Zusammenstoß des
Kolbens 5 zu vermeiden. In diesem Fall verringert sich schrittweise
das obere Spiel des Kolbens, wobei bedeutende Zeit verstreicht,
bis die Druckbedingungen des Systems die vorbestimmten Werte erreichen.
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In Übereinstimmung mit der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hält
oder trägt jedoch
das elastische Element 22 den Zylinder 4 federnd
in einer Lage, die dem oberen Totpunkt des Kolbens 5 näher liegt,
wenn der Kompressor außer Betrieb
ist. Somit kann das obere Spiel durch das elastische Element 22 bei
einem geringeren Wert gehalten werden, selbst wenn der Kompressor
während des
Startphasen-Betriebs mit einem niedrigeren Hub angetrieben wird.
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Danach erhöht sich der Druck der komprimierten
Luft, und der Kolbenhub erhöht
sich in Ansprechen darauf. Der Zylinder 4 wird durch die
Kompressionskraft schrittweise zu dem Anschlagvorsprung 17a hin
geschoben, während
das elastische Element 22 den Zylinder 4 federnd
aufnimmt oder trägt,
um das obere Spiel bei einem konstanten Wert zu halten. Somit können die
Druckbedingungen des Systems schnell die vorbestimmten optimalen
Werte erreichen, was einen wirksamen Kompressorbetrieb realisiert.
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Wenn der Kompressor konstant betrieben wird,
kann der Zylinder 4 zusammen mit dem Kolben 5 schwingen.
Das elastische Element 22 wirkt jedoch als ein Dämpfungsmittel,
um die Schwingung des Zylinders 4 zu unterdrücken. Somit
verringert die dritte Ausführungsform
die Schwankung des oberen Spiels des Kolbens 5, die durch
die gemeinsame Schwingung zwischen dem Kolben 5 und dem
Zylinder 4 verursacht wird, was verhindert, dass sich die
Kühlleistung
verschlechtert. Überdies
kann die dritte Ausführungsform
die Lage des Zylinders 4 stabilisieren und die Vibration
und Geräusche
unterdrücken.
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Wie vorstehend beschrieben, umfasst
der Schwingkompressor in Übereinstimmung
mit der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das elastische Element 22, dessen
eines Ende mit der integralen Einheit aus dem Zylinder 4 und
dem Zylinderkopf 7 verbunden ist, und dessen anderes Ende mit
dem feststehenden Element 13 verbunden ist. Mit dieser
Anordnung wird es möglich,
das obere Spiel des Kolbens 5, selbst in dem Startphasen-Betrieb,
in dem der Kolben bei kurzen Hüben
betrieben wird, auf einen geringen Wert zu unterdrücken, wodurch
ein wirksamer Kompressorbetrieb realisiert wird. Im Vergleich mit
einem Fall, wo die Lage des Zylinders durch ein Gasdruck-Ungleichgewicht
gesteuert wird, wird es überdies
möglich,
die Lage des Zylinders während
eines normalen Betriebs zu stabilisieren. Somit können Vibration
und Geräusche
wirksam unterdrückt
werden.
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Vierte Ausführungsform
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4 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 4 ist
ein Sensor 23, der die Lage des Kolbens 5 detektiert,
an dem Block 6 befestigt. Ein weiterer Sensor 24,
der die Lage des Zylinders 4 detektiert, ist an dem Block 6 befestigt.
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Eine Steuereinheit 26 empfängt die
Signale, die von den Lagedetektionssensoren 23 und 24 erzeugt
werden und steuert die Druckregelventile 21a, 21b, 21c und 21d.
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Der Betrieb des Schwingkompressors
in Übereinstimmung
mit der vierten Ausführungsform wird
hierin später
beschrieben.
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Wenn sich der Hub des Kolbens 5 in
Ansprechen auf die geänderten
Betriebsdruckbedingungen des Kompressors erhöht, kann der Kolben 5 mit
dem Zylinderkopf 7 zusammenstoßen. In diesem Fall steuert
die Steuereinheit 26 rückgekoppelt
den Druckregelungsmechanismus 21 auf Basis der von den
Lagedetektionssensoren 23, 24 gesendeten Signale.
Insbesondere wird das Druckregelventil 21c geschlossen,
während
das Druckregelventil 21a geöffnet wird. Somit wird die
Gegendruckkammer 18a bei einem niedrigen Druckniveau gehalten.
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Inzwischen wird das Druckregelventil 21d geöffnet und
das Druckregelventil 21b wird geschlossen. Somit wird die
Gegendruckkammer 18b auf einem erhöhten hohen Druckniveau gehalten.
Die integrale Einheit aus dem Zylinder 4 und dem Zylinderkopf 7 verschiebt
sich auf Grund eines Druckungleichgewichts zwischen den Gegendruckkammern 18a und 18b in
der axialen Richtung zu dem Anschlagvorsprung 17a hin.
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In diesem Fall erhöht sich
das obere Spiel des Kolbens 5 in Übereinstimmung mit der Verschiebebewegung
des Zylinders 4, wodurch verhindert wird, dass der Kolben 5 mit
dem Auslassventil zusammenstößt, und
Geräusche
beseitigt werden.
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Der Hub des Kolbens 5 verringert
sich in Ansprechen auf die Betriebsdruckbedingungen des Kompressors.
In diesem Fall verschiebt sich das Schwingzentrum des Kolbens 5 in
einer zu der Kompressionskammer 9 entgegengesetzten Richtung. Als
ein Ergebnis kann der Kolben 5 auf Grund der Verschiebung
des Schwingzentrums den oberen Totpunkt nicht erreichen.
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Die Lagedetektionssensoren 23 und 24 überwachen
kontinuierlich die Lage des Kolbens 5 bzw. des Zylinders 4.
Wenn auf Basis der Signale der Lagedetektionssensoren 23 und 24 ein
erhöhtes oberes
Spiel detektiert wird, schließt
die Steuereinheit 26 das Druckregelventil 21a und öffnet das Druckregelventil 21a,
um die Gegendruckkammer 18a auf einem erhöhten hohen
Druckniveau zu halten.
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Inzwischen öffnet die Steuereinheit 26 das Druckregelventil 21b und
schließt
das Druckregelventil 21d. Somit wird die Gegendruckkammer 18b auf
einem verringerten niedrigen Druckniveau gehalten. Die integrale
Einheit aus dem Zylinder 4 und dem Zylinderkopf 7 verschiebt
sich auf Grund eines Druckungleichgewichts zwischen den Gegendruckkammern 18a und 18b in
der axialen Richtung zu dem Anschlagvorsprung 17b hin.
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In diesem Fall erhöht sich
das obere Spiel des Kolbens 5 in Übereinstimmung mit der Verschiebebewegung
des Zylinders 4. Somit ist die Lage des Kolbens in Bezug
auf die Lage des Zylinders immer optimiert. Anders ausgedrückt wird
es möglich,
das obere Spiel zu minimieren, wodurch verhindert wird, dass sich
die Kühlleistung
auf Grund der Erhöhung des
oberen Spiels verschlechtert. Ein wirksamer Kompressorbetrieb kann
realisiert werden.
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Wie vorstehend beschrieben, umfasst
der Schwingkompressor in Übereinstimmung
mit der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung den Zylinderlagedetektionssensor 24,
der an Einem von dem feststehenden Element 13 und dem Zylinder 4 befestigt
ist. Mit dieser Anordnung wird es möglich, die Lage des Kolbens
in Bezug auf die Lage des Zylinders zu optimieren, ungeachtet geänderter
Betriebsdruckbedingungen, wodurch das obere Spiel minimiert und
ein wirksamer Kompressorbetrieb realisiert wird. Überdies
wird es möglich,
den Kolben daran zu hindern mit dem Auslassventil zusammenzustoßen, wenn
der Kolbenhub erhöht
wird, wodurch irgendein Schaden oder Geräusche beseitigt werden.
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In Übereinstimmung mit der oben
beschriebenen vierten Ausführungsform
steuert die Steuereinheit 26 rückgekoppelt den Druckregelungsmechanismus 21,
um das obere Spiel auf Basis der Lagesignale des Kolbens 5 und
des Zylinders 4 zu stabilisieren. Es ist jedoch unnötig zu erwähnen, dass ähnliche
Effekte selbst dann erhalten werden können, wenn die Rückführregelung
derart erfolgt, dass der Hub des Kolbens 5 verändert wird,
indem die Spannung, die an den Motor 3 angelegt wird, um
den Hub des Kolbens 5 zu verändern, auf Basis der Lagesignale
des Kolbens 5 und des Zylinders 4 verändert wird.
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Fünfte Ausführungsform
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5 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 5 ist
ein Zusatzrohr 25, welches in der axialen Richtung verschiebbar
ist, an das Auslassrohr 10 gekoppelt.
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Der Betrieb des Schwingkompressors
in Übereinstimmung
mit der fünften
Ausführungsform wird
hierin später
beschrieben.
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Wenn der Kolben 5 in dem
Zylinder 4 hin- und hergeht, vibriert der Kompressor weitestgehend in
der axialen Richtung. Die verursachte Vibration, die zu dem feststehenden
Element 13 des Kompressors übertragen wird, versetzt das
Auslassrohr 10, das den Zylinderkopf 7 mit der
Außenseite
des dicht verschlossenen Gehäuses 1 verbindet,
weitestgehend in Schwingung.
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In Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jedoch das Zusatzauslassrohr 25 an
das Auslassrohr 10 gekoppelt und in der axialen Richtung
verschiebbar, um verursachte Vibrationen aufzunehmen. Somit wird keine
Vibration von dem Kolben 5 zu dem Auslassrohr 10 übertragen.
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Da von dem hin- und hergehenden Kolben 5 keine
Vibration zu dem Auslassrohr 10 übertragen wird, wird es demgemäß möglich, die
wieder holte Belastung, die an das Auslassrohr 10 aufgebracht
wird, zu verringern, wodurch verhindert wird, dass sich die Verlässlichkeit
auf Grund eines Schadens des Auslassrohres 10 verschlechtert.
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Wie vorstehend beschrieben, sieht
die fünfte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vor, dass der Schwingkompressor das dicht
verschlossene Gehäuse 1 mit
dem Innenraum 1a zum Speichern von Kühlgas, den Block 6,
der in dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 aufgenommen
ist, den Motor 3, der den Ständer 3a und die Antriebsvorrichtung 3b umfasst,
den Kolben 5, der mit der Antriebsvorrichtung 3b des
Motors 3 verbunden ist, das bewegbare Element 12,
das die Antriebsvorrichtung 3b des Motors 3 und
den Kolben 5 umfasst, das feststehende Element 13,
das den Ständer 3a des
Motors 3 und den Block 6 umfasst, das elastische
Element 8 mit einem Abschnitt 8b, der an dem bewegbaren
Element 12 befestigt ist, und einem weiteren Abschnitt 8c,
der an dem feststehenden Element 13 befestigt ist, den
Zylinder 4, der an dem Block 6 befestigt oder
in der axialen Richtung in Bezug auf den Block 6 verschiebbar ist,
den Zylinderkopf 7, der an dem Zylinder 4 befestigt
ist, das Zusatzrohr 25, dessen eines Ende in der axialen
Richtung in Bezug auf Eines von dem Auslassrohr 10 und
dem Einlassrohr 20 verschiebbar ist, und dessen anderes
Ende an Einem von dem Zylinder 4 und dem Zylinderkopf 7 befestigt
ist. Mit dieser Anordnung kann sich das Auslass- oder Einlassrohr selbst
dann in der axialen Richtung verschieben, wenn starke Vibration
in der axialen Richtung auftritt, wodurch die Beanspruchung mit
hoher Amplitude, die wiederholt an dem Auslass- oder Einlassrohr wirkt,
verringert wird. Somit wird es möglich,
zu verhindern, dass das Auslass- oder Einlassrohr beschädigt wird.
Selbst wenn der Zylinder verschoben wird, wird es möglich, zu
verhindern, dass das Auslass- oder Einlassrohr beschädigt wird.
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Die vorstehend beschriebene fünfte Ausführungsform
offenbart das in der axialen Richtung verschiebbare Auslassrohr 25.
Es ist jedoch unnötig
zu erwähnen,
dass ähnliche
Effekte selbst dann erhalten werden können, wenn eine ähnliche
Anordnung auf das Einlassrohr 20 angewandt wird.
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Sechste Ausführungsform
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6 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 6 umfasst
der Schwingkompressor ein dicht verschlossenes Gehäuse 1 mit
einem Innenraum, der als Kühlgasraum 1a dient,
einen Hauptkörper 2,
einen Motor 3, umfassend einen Ständer 3a und eine Antriebsvorrichtung 3b,
einen Zylinder 122, einen Kolben 5, ein Joch 106,
einen Zylinderkopf 7, eine Einlasskammer 7a, eine
Auslasskammer 7b, und ein elastisches Element 108.
Ein Ende des Kolbens 5 ist in eine Bohrung des Zylinders 122 eingeführt und
sein anderes Ende wird von dem Joch 106 gehalten, um in
der axialen Richtung hin- und herzugehen. Eine Kompressionskammer 9 wird durch
den Zylinder 122, den Kolben 5 und den Zylinderkopf 7 definiert.
Ein Auslassrohr 10 erstreckt sich von der Auslasskammer 7b,
die in dem Zylinderkopf 7 ausgebildet ist, zu einem äußeren Kühlsystem (nicht
gezeigt). Der Hauptkörper 2 besteht
im Groben aus einem bewegbaren Element 112 und einem feststehenden
Element 121. Das bewegbare Element 112 umfasst
die Antriebsvorrichtung 3b des Motors 3 und den
Kolben 5. Das feststehende Element 121 umfasst
den Zylinder 122, den Ständer 3a des Motors 3 und
das Joch 106. Der Hauptkörper 2 wird von einer
Tragfeder (nicht gezeigt) in dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 federnd
getragen. Ein Ende des elastischen Elements 108 ist an
dem bewegbaren Element 112 befestigt, und sein anderes
Ende ist an dem feststehenden Element 121 befestigt. Schmieröl 11 ist
in dem unteren Abschnitt von dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 gespeichert.
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Als Nächstes wird der Kompressionsmechanismus
des vorstehend beschriebenen Schwingkompressors erläutert. Zuerst
wird Wechselstrom von einer Wechselstromquelle Einweg-gleichgerichtet
und in den Ständer 3a eingespeist.
Ein magnetisches Feld, das von dem Ständer 3a erzeugt wird,
zieht die Antriebsvorrichtung 3b, die an dem Kolben 5 befestigt
ist, auf der Grundlage des Prinzips vom magnetisch veränderbaren
Widerstand an. Wenn die Antriebsvorrichtung 3b sich in
der axialen Richtung verschiebt, verformt sich das zwischen der
Antriebsvorrichtung 3b und dem Joch 106 angeordnete
elastische Element 108 in Ansprechen auf die Verschiebebewegung
des Kolbens 5 elastisch, und speichert in sich eine elastische
Kraft. Wenn die in dem elastischen Element 108 gespeicherte
elastische Kraft ausreichend erhöht
ist, wird das Antriebsmittel 3b in die ursprüngliche
Lage zurückgeschoben.
Die fortlaufende Wiederholung dieses Zyklus bewegt den Kolben 5 in
der axialen Richtung hin und her. In dieser hin- und hergehenden
Bewegung wird eine dem Zylinderkopf 7 nächste Lage des Kolbens 5 als
ein oberer Totpunkt bezeichnet, während eine von dem Zylinderkopf 7 entfernteste
Lage des Kolbens 5 als ein unterer Totpunkt bezeichnet
wird.
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Kühlgas
des Kühlsystems
wird zuerst in den Kühlgasraum 1a in
dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 eingeleitet,
und dann in die Einlasskammer 7a, die in dem Zylinderkopf 7 ausgebildet
ist, eingeleitet. Danach tritt das Kühlgas über ein Einlassventil (nicht
gezeigt), das in dem Zylinderkopf 7 vorgesehen ist, in
die Kompressionskammer 9 in dem Zylinder 4 ein.
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Das in die Kompressionskammer 9 eingeleitete
Kühlgas
wird durch den Kolben 5 komprimiert, welcher in der vorstehend
beschriebenen Weise hin- und hergeht.
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Das komprimierte Kühlgas tritt über ein
Auslassventil (nicht gezeigt), das in dem Zylinderkopf 7 vorgesehen
ist, in die Auslasskammer 7b des Zylinderkopfes 7 ein,
und wird dann über
das Auslassrohr 10 zu dem Kühlsystem ausgetragen.
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Ein Teil des elastischen Elements 108 taucht in
das Schmieröl 11 ein.
Das elastische Element 108, welches auf den hin- und hergehenden
Kolben 5 anspricht, pumpt das Schmieröl 11 hoch. Somit wird
das Schmieröl 11 den
Gleitabschnitten des Kolbens 5 und des Jochs 106 zugeführt.
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Der Kolben 5 nimmt eine
Kraft auf, die von einem Druckungleichgewicht zwischen der Kompressionskammer 9 und
der Rückfläche des
Kolbens 5 herrührt,
zusätzlich
zu einer Federkraft des elastischen Elements 108 und einer
Antriebskraft des Motors 3. Das Schwingzentrum des Kolbens 5 verschiebt
sich in Ansprechen auf einen erhöhten
Druck der Kompressionskammer zu dem unteren Totpunkt hin. Die Schwingungsamplitude
des Kolbens 5 ist erhöht.
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In 6 bilden
ein Block 120, der Ständer 3a und
das Joch 106 zusammen ein feststehendes Element 121.
Der Zylinder 122 ist an den Block 120 gekoppelt
und kann entlang einer inneren Wand des Blocks 120 gleiten,
um in der axialen Richtung hin- und herzugehen. Ein geschlossener
Raum 123 ist zwischen dem Zylinder 122 und dem
Block 120 ausgebildet. Der Kolben 5 ist an den
Zylinder 122 gekoppelt und kann entlang einer Bohrungswand,
die in dem Zylinder 122 ausgebildet ist, gleiten, um in
der axialen Richtung hin- und herzugehen. Ein Kommunikationsdurchgang 124,
der in dem Zylinder 122 ausgebildet ist, hat ein Ende mit
der Auslasskammer 7b verbunden, und das andere Ende ist
mit dem geschlossenen Raum 123 verbunden. Eine Feder 125 liegt
zwischen dem Block 120 und dem Zylinder 122.
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Der Betrieb des Schwingkompressors
in Übereinstimmung
mit der sechsten Ausführungsform wird
hierin später
beschrieben.
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Das Hochdruck-Kühlgas, das in der Kompressionskammer 9 während des
Kompressionsbetriebsschrittes des Kompressors komprimiert wird, wird
zu der Auslasskammer 7b geschickt und dann über das
Auslassrohr 10 zu dem Kühlsystem
ausgetragen. Zur selben Zeit wird ein Teil des komprimierten Kühlgases über den
Kommunikationsdurchgang 124 in den geschlossenen Raum 123 eingeleitet.
Der Zylinder 122 nimmt eine Kraft auf, die von einem Druckungleichgewicht
zwischen dem geschlossenen Raum 123 und dem dicht verschlossenen
Gehäuse 1 herrührt. Der
Zylinder 122 verschiebt sich zu dem oberen Totpunkt hin
und hält
an einem Gleichgewichtspunkt an, an welchem die durch das Druckungleichgewicht
verursachte Kraft mit der Federkraft der Feder 125 im Gleichgewicht
steht.
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Wenn die Umgebungstemperatur hoch
ist, erhöht
sich der Druck des geschlossenen Raumes 123 auf ein höheres Niveau.
Somit verschiebt sich der Zylinder 122 gegenüber der
normalen Lage zu dem oberen Totpunkt hin. Durch Einstellen der Motorleistung
wird das Volumen der Kompressionskammer 9 an dem oberen
Totpunkt bei demselben Wert gehalten. Die Lage des oberen Totpunktes
des Kolbens 5 verschiebt sich von der neutralen Lage des
elastischen Elements 108 weg. Demgemäß verschiebt sich die Lage
des unteren Totpunktes in der entgegengesetzten Richtung in Bezug
auf die neutrale Lage des elastischen Elements 108. Als
ein Ergebnis erhöht
sich der Kolbenhub, und die Auslassmenge des Kühlgases nimmt zu. Die Kühlleistung
ist erhöht.
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Im Vergleich mit einem Gehäuse, bei
dem sich der Zylinder in Ansprechen auf den hohen Druck, der an
der gesamten Rückfläche des
Zylinders wirkt, verschiebt, kann die sechste Ausführungsform überdies
einen Bereich, der mit Hochdruck-Kühlgas in Kontakt steht, verringern.
Dies ist wirksam, um den Wärmeverlust
zu verringern.
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Darüber hinaus ist es unter einer
Bedingung, bei welcher der Zylindereinen hohen Druck an seiner gesamten
Rückfläche aufnimmt,
nicht möglich,
Niederdruck-Schmieröl
von der Unterseite des dicht verschlossenen Gehäuses zu einem Hochdruck-Gleitabschnitt
zuzuführen.
In Übereinstimmung
mit der sechsten Ausführungsform
ist der Hochdruck-Abschnitt
jedoch auf einen kleineren Raum begrenzt. Somit kann das Schmieröl durch
die Bewegung des in das Schmieröl
eingetauchten elastischen Elements hochgepumpt werden, und zu den
Gleitabschnitten des Kolbens und des Jochs zugeführt werden.
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Wie vorstehend beschrieben, sieht
die sechste Ausführungsform
vor, dass der Schwingkompressor den Block 120 und den Kolben 5,
die in dem dicht verschlossenen Gehäuse 1 aufgenommen sind,
den Motor 3, umfassend den Ständer 3a und die Antriebsvorrichtung 3b,
das bewegbare Element 112, umfassend die Antriebsvorrichtung 3a und
den Kolben 5, das feststehende Element 121, umfassend den
Block 120 und den Ständer 3a,
das elastische Element 108, von dem ein Abschnitt an dem
bewegbaren Element 112 befestigt ist, und ein weiterer
Abschnitt an dem feststehenden Element 121 befestigt ist,
den Zylinder 122, der den Kolben 5 aufnimmt, sodass
der Kolben 5 in der axialen Richtung verschiebbar ist,
wobei der Zylinder 122 derart in den Block 120 eingeführt ist,
dass er mit dem geschlossenen Raum 123, der zwischen dem
Block 120 und dem Zylinder 122 ausgebildet ist,
in der axialen Richtung hin- und hergeht, den Zylinderkopf 7,
der die Auslasskammer 7b umfasst und an dem Zylinder 122 angebracht ist,
und den Kommunikationsdurchgang 124, der den geschlossenen
Raum 123 und die Auslasskammer 7b verbindet, umfasst.
Mit dieser Anordnung wird es möglich,
den Kolbenhub zu erhöhen,
indem der Zylinder veranlasst wird, sich in Ansprechen auf den erhöhten hohen
Druck des Raumes zu dem oberen Totpunkt hin zu verschieben, wenn
die Umgebungstemperatur hoch ist, und daher die benötigte Kühlleistung hoch
ist. Somit kann die Kühlleistung
erhöht
werden. Im Vergleich mit einem Gehäuse, bei dem sich der Zylinder
in Ansprechen auf den hohen Druck, der an der gesamten Rückfläche des
Zylinders wirkt, verschiebt, kann diese Anordnung einen Bereich,
der mit Hochdruck-Kühlgas
in Kontakt steht, verringern. Dies ist wirksam, um den Wärmeverlust
zu verringern. Darüber
hinaus kann gemäß dieser
Anordnung das in dem unteren Teil des dicht verschlossenen Gehäuses gespeicherte
Schmieröl
durch die Bewegung des bewegbaren Elements hochgepumpt werden. Somit kann
das Schmieröl
mit vermindertem Gleitverlust und unter Beseitigung von Verschleiß einfach
den Gleitabschnitten zugeführt
werden.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen sechsten
Ausführungsform
ist die Feder zwischen dem Zylinder und dem Block angeordnet. Es
ist jedoch unnötig
zu erwähnen,
dass ähnliche
Effekte erhalten werden, wenn die Feder durch ein vergleichbares
Element, wie z. B. einen Magnet, ersetzt wird, welches in der Lage
ist, eine Reaktionskraft zu erzeugen, um die Lage des Zylinders
in Ansprechen auf den geänderten
Druck des Raumes zu variieren.
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Darüber hinaus ist der Zylinder 122 in Übereinstimmung
mit dem geänderten
Druck der Kompressionskammer 9 während eines Hubes einer variablen
Belastung unterworfen. Diese variable Belastung kann den Zylinder 122 weit
verschieben, wodurch das Volumen der Kompressionskammer 9 an dem
unteren Totpunkt verringert und die Kühlleistung verschlechtert wird.
Es wird daher bevorzugt, dass der Querschnitt des geschlossenen
Raumes 123 ausreichend größer ist, als jener der Kompressionskammer 9. Überdies
wird, um das Ausmaß der
Verschiebung des Zylinders während
eines Hubes zu unterdrücken,
vorzugsweise eine Feder 125 mit einem großen Federkoeffizienten
verwendet.
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Siebente Ausführungsform
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7 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer siebenten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 7 erstreckt
sich ein Auslassrohr 126 von dem geschlossenen Raum 123 zu
dem außerhalb
des Kompressors angeordneten Kühlsystem hin.
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Die siebente Ausführungsform umfasst das Auslassrohr 126 zusätzlich zu
der Anordnung der sechsten Ausführungsform.
In Übereinstimmung
mit der siebenten Ausführungsform
kommuniziert die Auslasskammer 7b über den geschlossenen Raum 123 mit
dem Kühlsystem.
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Der Betrieb des Schwingkompressors
in Übereinstimmung
mit der siebenten Ausführungsform
wird hierin später
beschrieben.
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Das Hochdruck-Kühlgas, das in der Kompressionskammer 9 während des
Kompressionsbetriebsschrittes des Kompressors komprimiert wird, wird zu
der Auslasskammer 7b geschickt und dann über den
Kommunikationsdurchgang 124 zu dem geschlossenen Raum 123 ausgetragen.
Der geschlossene Raum 123 wirkt als ein Dämpfer, um
die Strömungsgeschwindigkeit
des ausgetragenen Kühlgases
zu verringern. Das verlangsamte Kühlgas wird dann über das
Auslassrohr 126 zu dem Kühlsystem geschickt.
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Die Menge des von der Kompressionskammer 9 ausgetragenen
Kühlgases
erhöht
sich in Übereinstimmung
mit einer erhöhten
Umgebungstemperatur. Das Volumen des geschlossenen Raumes 123 erhöht sich
jedoch in Ansprechen auf die erhöhte Menge
an ausgelassenem Gas, um die Schwankung in dem geschlossenen Raum 123 zu
unterdrücken, wodurch
Geräusche
und Vibration verhindert werden.
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Wie vorstehend beschrieben, sieht
die siebente Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vor, dass der Schwingkompressor des Weiteren
das Auslassrohr 126 umfasst, welches den geschlossenen
Raum 123 und das Kühlsystem
verbindet. Mit dieser Anordnung wird das in der Kompressionskammer 9 komprimierte
Kühlgas
einmal in dem geschlossenen Raum 123 expandiert und dann
zu dem Kühlsystem
ausgetragen. Demgemäß erhöht sich,
wenn sich die Menge an abgelassenem Gas in Ansprechen auf einen
erhöhten
Hub erhöht,
das Volumen des geschlossenen Raumes 123 entsprechend,
um als ein Dämpfer
zu wirken. Somit wird die Schwankung sicher verringert, während Geräusche und
Vibration unterdrückt
werden können.
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Achte Ausführungsform
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8 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer achten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 8 ist
ein sich radial erstreckender Durchgang 128 in dem Block 120 vorgesehen.
Ein radiales äußeres Ende 128a des
Durchgangs 128 ist mit dem unteren Teil des geschlossenen
Raumes 123 verbunden. Ein radiales inneres Ende 128b ist mit
einer Ringnut 128c verbunden, die sich entlang der Gleitfläche zwischen
dem Zylinder 122 und dem Block 120 erstreckt.
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Die achte Ausführungsform unterscheidet sich
von der siebenten Ausführungsform
darin, dass zusätzlich
der Durchgang 128 vorgesehen ist.
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Der Betrieb des Schwingkompressors
in Übereinstimmung
mit der achten Ausführungsform wird
hierin später
beschrieben.
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Das Hochdruck-Kühlgas, das in der Kompressionskammer 9 während des
Kompressionsbetriebsschrittes des Kompressors komprimiert wird, wird
in die Auslasskammer 7b hinein geschickt und dann über den
Kommunikationsdurchgang 124 zu dem geschlossenen Raum 123 ausgetragen.
Die Strömungsgeschwindigkeit
des Kühlgases
wird in dem geschlossenen Raum 123 verringert, sodass der
in dem verlangsamten Kühlgas
enthaltene Schmierölnebel
durch die Schwerkraft herabfällt
und sich am Boden des geschlossenen Raumes 123 ansammelt.
Das so in dem unteren Teil des geschlossenen Raumes 123 gespeicherte
Schmieröl
wird über den
sich radial erstreckenden Durchgang 128 von dem einen Ende 128a zu
dem anderen Ende 128b hochgepumpt und der Ringnut 128c zugeführt. Das zugeführte Schmieröl schmiert
die gesamte Gleitfläche
zwischen dem Zylinder 122 und dem Block 120. Somit
ist der Zwischenraum zwischen dem Zylinder 122 und dem
Block 120 durch das Schmieröl vollständig abgeschlossen, um die
Luftdichtigkeit zu verbessern. Somit wird es möglich, Verluste durch Ausströmen zu beseitigen.
Darüber
hinaus verhindert die Bildung eines Ölfilms zwischen dem Zylinder 122 und dem
Block 120 jeglichen Verschleiß, der an der Gleitfläche zwischen
dem Zylinder 122 und dem Block 120 auftritt.
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Wie vorstehend beschrieben, sieht
die achte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vor, dass der Schwingkompressor des Weiteren
den Durchgang 128 umfasst, der die Gleitfläche zwischen dem
Zylinder 122 und dem Block 120 und den unteren
Teil des geschlossenen Raumes 123 verbindet. Mit dieser
Anordnung wird es möglich,
Schmieröl
von dem unteren Teil des geschlossenen Raumes 123 über den
Durchgang 128 der Gleitfläche zwischen dem Zylinder 122 und
dem Block 120 zuzuführen. Somit
ist die Gleitfläche
durch das zugeführte Schmieröl luftdicht
abgeschlossen. Es wird möglich zu
verhindern, dass das Kühlgas
von dem geschlossenen Raum ausströmt. Die Zufuhr von Schmieröl zu der
Gleitfläche
kann den Zylinder und den Block vor Verschleiß bewahren.
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Neunte Ausführungsform
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9 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Schwingkompressor
gemäß einer neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 10 ist
eine senkrechte Querschnittsansicht, die einen Betriebszustand des
Schwingkompressors gemäß der neunten
Ausführungsform
zeigt.
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In den 9 und 10 ist eine kombinierte Nut 130 an
einer Gleitfläche
von dem Zylinder 122 oder dem Block 120 vorgesehen.
Eine Nut 130a ist an dem Zylinder 122 vorgesehen,
und eine weitere Nut 130b ist an dem Block 120 vorgesehen.
Ein Kommunikationsdurchgang 131 hat ein Ende 131a mit
der Auslasskammer 7b des Zylinderkopfes 7 verbunden, und
ein weiteres Ende 131b weist zu der Nut 130b, die
an dem Zylinder 122 ausgebildet ist.
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Die neunte Ausführungsform unterscheidet sich
von der sechsten Ausführungsform
darin, dass der Kommunikationsdurchgang 124 weggelassen
ist, und die Nut 130 und der Kummunikationsdurchgang 131 zusätzlich vorgesehen
sind.
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Der Betrieb des Schwingkompressörs in Übereinstimmung
mit der neunten Ausführungsform wird
hierin später
beschrieben.
-
Das Hochdruck-Kühlgas, das in der Kompressionskammer 9 während des
Kompressionsbetriebsschrittes des Kompressors komprimiert wird, wird
in die Auslasskammer 7b hinein geschickt und dann über das
Auslassrohr 10 zu dem Kühlsystem ausgetragen.
Zur selben Zeit wird ein Teil des komprimierten Kühlgases über den
Kommunikationsdurchgang 131 und die Nut 130b in
den geschlossenen Raum 123 eingeleitet. Wenn sich die Umgebungstemperatur
erhöht,
erhöht
sich der Druck des geschlossenen Raumes 123 auf ein höheres Niveau. Der
Zylinder 122 nimmt einen erhöhten Druck des geschlossenen
Raumes 123 auf und verschiebt sich zu dem oberen Totpunkt
hin. Der Kolben 5 weist einen erhöhten Hub auf.
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Wenn sich das System jedoch in einem
instabilen Startphasen-Zustand befindet oder wenn die Umgebungstemperatur
außerordentlich
erhöht
ist, kann sich der Auslassdruck außerordentlich erhöhen, um
den Zylinder
122 übermäßig zu dem
oberen Totpunkt hin zu verschieben. Gemäß der neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird jedoch das offene Ende 131b des
Kommunikationsdurchgangs 131 von der Nut 130b versetzt,
wenn sich der Zylinder 122 zu dem oberen Totpunkt hin verschiebt,
um den geschlossenen Raum 123 von der Auslasskammer 7b zu
trennen. Demgemäß wird das
Einleiten des Hochdruck-Kühlgases
in den geschlossenen Raum 123 unterbrochen. Zur selben Zeit
kommuniziert der geschlossene Raum 123 über die Nut 130a mit
dem Innenraum des dicht verschlossenen Gehäuses 1, um das Kühlgas aus
dem geschlossenen Raum 123 auszutragen. Als ein Ergebnis
wird das Druckniveau des geschlossenen Raumes 123 reduziert.
Die Bewegung des sich zu dem oberen Totpunkt hin verschiebenden
Zylinders 122 wird innerhalb eines vorbestimmten Bereiches
unterdrückt.
Somit wird es möglich,
zu verhindern, dass der Kolbenhub sich übermäßig erhöht, während keine Probleme hinsichtlich
der Verlässlichkeit
des elastischen Elements oder dergleichen verursacht werden.
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Wie vorstehend beschrieben, sieht
die neunte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vor, dass der Schwingkompressor des Weiteren
die kombinierte Nut 130 umfasst, die an der Gleitfläche von dem
Zylinder 122 oder dem Block 120 vorgesehen ist.
Mit dieser Anordnung, wenn der Zylinder 122 sich weit zu
dem oberen Totpunkt hin verschiebt, wirkt die Nut 130 als
ein Mittel zum Austragen des komprimierten Gases von dem geschlossenen
Raum 123, sodass der Kolbenhub innerhalb eines vorbestimmten Bereiches
gehalten werden kann. Demgemäß wird es
möglich,
zu verhindern, dass der Kolbenhub sich übermäßig erhöht, während keine Probleme hinsichtlich
der Verlässlichkeit
des elastischen Elements oder dergleichen verursacht werden.