KR100756746B1

KR100756746B1 - 리니어 압축기의 머플러

Info

Publication number: KR100756746B1
Application number: KR1020060004637A
Authority: KR
Inventors: 강경석; 강양준; 이종구; 오진택; 이민우; 김광욱; 송계영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-09-07

Abstract

본 발명은 리니어 압축기의 머플러에 관한 것으로, 보다 자세하게는 냉매가 유/출입되는 유입관 및 유출관이 설치된 쉘; 상기 쉘 내부에 설치된 탄성부재에 의해 탄성지지되는 본체프레임; 상기 본체프레임에 설치된 실린더; 상기 실린더 내부에서 직선왕복운동하며 흡입된 냉매를 압축하는 피스톤; 그리고, 상기 본체프레임에 설치되어 상기 피스톤을 직선왕복운동시키는 리니어 모터;를 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기의 머플러에 있어서, 상기 쉘의 유입관 내측에 설치되어 냉매가 통과하도록 입/출구가 축방향으로 전/후단에 형성되되, 상기 출구가 내측으로 소정의 간격만큼 단차지도록 형성되는 지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 머플러이다.

리니어 압축기, 머플러, 소음기

Description

리니어 압축기의 머플러 {MUFFLER FOR LINEAR COMPRESSOR}

도 1은 종래의 리니어 압축기 머플러가 설치된 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도.

도 2는 종래의 리니어 압축기 머플러의 측단면도.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기 머플러가 설치된 리니어 압축기의 일부가 도시된 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기 머플러의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 도번의 설명>

80-머플러 81-지지부재

81a-안착부 81b-고정부

82-내부 소음관 83a-격벽

83b-격벽 84-외부 소음관

본 발명은 실린더 내측에서 피스톤이 왕복 직선 운동하면서 그 사이에 형성된 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 과정에서 냉매의 유동소음을 저감시키기 위하여 피스톤 측에 설치되는 리니어 압축기의 머플러에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.

최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.

보통, 리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성되되, 상기 리니어 모터는 이너스테이터 및 아우터스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 하여 상호 전자기력에 의해 영구자석이 직선 왕복 운동하도록 구동되고, 이러한 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.

도 1은 종래의 리니어 압축기 머플러가 설치된 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도이고, 도 2는 종래의 리니어 압축기 머플러의 측단면도이다.

종래 기술에 따른 머플러가 적용된 리니어 압축기를 도 1을 참조로 하여 살펴보면, 쉘(미도시) 일측에 각각 냉매가 유/출입되는 유입관(미도시) 및 유출관(미도시)이 연결 설치되고, 상기 쉘 내측에 설치된 실린더(2) 내측에서 피스톤(4)의 일단이 삽입되어 냉매가 압축되는 압축공간을 형성하는 동시에 피스톤(4)의 타단이 리니어 모터(10)와 연결되도록 설치되며, 상기 피스톤(4) 일단에는 상기 압축공간으로 냉매가 흡입될 수 있도록 흡입홀(4h)이 형성되는 동시에 이에 개폐 가능하도록 흡입밸브(6)가 설치되고, 상기 실린더(2) 일단에는 상기 압축공간에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출밸브 어셈블리(8)가 설치되며, 상기 피스톤(4) 일단 내측에 금속으로 제작된 머플러(30)가 설치되어 냉매의 유동 소음을 저감시킨다.

여기서, 상기 실린더(2)의 일단이 프레임 본체(3)에 고정된 상태에서 상기 피스톤(4)의 일단이 그 내측에 삽입되어 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에 상기 압축공간이 형성되며, 상기 피스톤(4)의 타단이 상기 리니어 모터(10)의 가동자와 연결되도록 설치되어 상기 리니어 모터(10)가 구동됨에 따라 상기 피스톤(4)이 왕복 직선 운동하도록 설치된다.

아울러, 상기 피스톤(4) 일단에는 서포터(24)가 반경방향으로 확장되게 연결 설치되는 동시에 이에 복수개의 스프링이 축방향으로 탄성 지지되도록 설치된다.

상기 리니어 모터(10)는 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너스테이터(12)와, 상기 이너스테이터(12) 외주면에 일정 간격을 두고 위치되어 코일이 원주방향으로 권선된 코일 권선체에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성된 아우터스테이터(14)로 이루어진 고정자와, 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이에 축방향으로 이동 가능하게 설치된 영구자석(16)인 가동자로 이루어지되, 상기 아우터스테이터(14)에 전류가 공급됨에 따라 상기 영구자석(16)이 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이에서 상호 전자기력에 의해 구동되어 축방향으로 왕복 직선 운동하도록 설치된다.

이때, 상기 이너스테이터(12)는 일단이 상기 본체 프레임(3)에 지지되는 동시에 타단이 상기 실린더(2) 외주면에 고정링(미도시)에 의해 고정되도록 설치되고, 상기 아우터스테이터(14) 역시 일단이 상기 본체 프레임(3)에 지지되는 동시에 타단이 별도의 모터커버(22)에 의해 지지된 상태에서 상기 모터커버(22)가 상기 본체 프레임(3)에 축방향으로 긴 볼트에 의해 고정되며, 상기 영구자석(16)은 상기 피스톤(4)의 타단과 연결되도록 설치된다.

상기 흡입밸브(6)는 얇은 플레이트 형상으로 상기 피스톤(4)의 일단에 그 중 심이 볼트 고정되고, 그 일측단이 상기 압축공간의 내부압력에 따라 상기 피스톤의 흡입홀(4h)을 개폐시키도록 설치되어 상기 피스톤(4) 내측을 관통하여 냉매가 상기 압축공간으로 유입되도록 한다.

상기 토출밸브 어셈블리(8)는 상기 실린더(2) 일단을 막아주도록 위치된 토출밸브(8a)와, 상기 실린더(2) 일단에 고정되어 상기 압축공간에서 압축된 냉매가 외부로 토출되기 전에 일시적으로 저장되는 토출캡(8b)과, 상기 토출밸브(8a)를 상기 토출캡(8b) 내측에 축방향으로 탄성 지지하는 나선형의 토출밸브 스프링(8c)으로 이루어지되, 상기 토출밸브(8a)가 상기 압축공간의 내부압력에 따라 상기 실린더(2) 일단을 개폐시키도록 설치된다.

상기 머플러(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 비교적 직경이 크게 형성되어 축방향으로 선후단에 냉매가 유/출입되는 입/출구가 형성된 원통형의 지지부재(32)와, 상기 지지부재(32)의 입구 내측에 설치된 내부 소음관(34) 및 각종 격벽(36a,36b)과, 상기 지지부재(32)의 출구 외측에 설치된 비교적 직경이 작게 형성된 원통형의 외부 소음관(38)과, 고정부(38a)로 이루어지되, 상기 머플러(30)는 모두 한꺼번에 성형하기 어려우므로 각각의 부재가 모두 판금 형태의 금속으로 제작되어 브레이징 공정을 거쳐 조립된다.

이때, 상기 지지부재(32) 및 내부 소음관(34)의 입구가 상기 쉘의 유입관과 연결되도록 설치되고, 상기 지지부재(32)에 직경방향으로 확장된 안착부(31)가 상기 피스톤(4)의 타단에 고정되도록 설치되는 동시에 상기 외부 소음관(38)이 상기 피스톤(4)의 내측에 위치되도록 설치된다.

물론, 상기 머플러(30)는 각 구성부품의 크기 및 형상은 냉매의 특정 주파수에서의 유동소음을 저감시킬 수 있도록 다양하게 구성될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 리니어 압축기는 상기 리니어 모터(10)가 작동됨에 따라 상기 피스톤(4)이 상기 실린더(2) 내측에서 왕복 직선 운동하고, 그에 따라 상기 압축공간 내부의 압력이 가변됨에 따라 압력차에 의해 냉매가 상기 유입관을 통하여 상기 머플러(30)를 통과하면서 냉매의 유동 소음을 저감시키되, 냉매가 유동됨에 따라 유동소음이 발생되더라도 냉매가 급격하게 팽창/축소되거나, 유동저항이 큰 유로를 통과하면서 소음이 저감되며, 상기 피스톤의 흡입홀(4h)을 통과한 냉매는 상기 압축공간으로 유입되어 압축된 다음, 외부로 토출된다.

그러나, 종래의 리니어 압축기의 머플러(30)는 상기 지지부재(32)와 상기 고정부(38a)를 상술한 브레이징 공정을 통해 접합하는데, 상기 브레이징 공정시 동 넘침이 자주 발생하고, 이에 따른 불량률이 상승할 뿐만 아니라, 상기 머플러(30)의 상기 안착부(31)가 상기 피스톤(4)의 서포터(24)에 결속될 때 틈이 생겨 냉매가 누출되어 성능이 저하되고 소음이 발생한다는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 브레이징 공정시 동 넘침을 최소화하여 불량률을 낮추는 것을 목적으로 한다.

또한, 동 넘침이 있더라도 결합부위에는 영향을 미치지 않게 하여 성능저하 및 소음발생을 방지하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉매가 유/출입되는 유입관 및 유출관이 설치된 쉘; 상기 쉘 내부에 설치된 탄성부재에 의해 탄성지지되는 본체프레임; 상기 본체프레임에 설치된 실린더; 상기 실린더 내부에서 직선왕복운동하며 흡입된 냉매를 압축하는 피스톤; 그리고, 상기 본체프레임에 설치되어 상기 피스톤을 직선왕복운동시키는 리니어 모터;를 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기의 머플러에 있어서, 상기 피스톤의 일단에 결합되며, 상기 쉘의 유입관으로부터 냉매가 유입되도록 입/출구가 축방향으로 전/후단에 형성되되, 상기 출구가 내측으로 소정의 간격만큼 단차지도록 형성되는 지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 머플러이다.

또한, 상기 지지부재는 상기 지지부재가 상기 피스톤과 결속되도록 상기 지지부재의 후단에서 직경방향으로 확장된 안착부와, 상기 안착부로부터 상기 지지부재의 내측으로 소정의 간격만큼 단차지도록 형성된 고정부를 구비하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부는 상기 안착부로부터 상기 지지부재의 내측으로 적어도 5mm이상 단차지도록 형성된 것을 또 다른 특징으로 한다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 기 재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기 머플러가 설치된 리니어 압축기의 일부가 도시된 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기 머플러의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 머플러가 설치된 리니어 압축기는 냉매가 유/출입되는 유입관(미도시) 및 유출관(미도시)이 연결 설치된 쉘(미도시) 내측에 실린더(52), 피스톤(54) 및 리니어 모터(60)가 상기 쉘(미도시)에 설치된 탄성부재(미도시)에 의해 탄성지지되는 본체프레임(53)에 설치되어 상기 피스톤(54)이 상기 리니어 모터(60)에 의해 구동됨에 따라 상기 실린더(52)와 피스톤(54) 사이에 형성된 압축공간으로 냉매가 흡입되어 압축된 다음, 토출되도록 구성되고, 이와 같이 냉매가 유동됨에 따라 발생되는 소음을 저감시키기 위하여 상기 압축공간으로 유입되기 전 냉매가 유동되는 유로 상에 머플러(80)가 설치된다.

물론, 상기 피스톤(54) 일단에는 냉매가 상기 압축공간으로 유입될 수 있도록 축방향으로 흡입홀(54h)이 형성되는 동시에 이에 흡입밸브(56)가 개폐 가능하도록 설치되고, 상기 실린더(52) 일단에는 상기 압축공간에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출밸브 어셈블리(58)가 개폐 가능하도록 설치된다.

여기서, 상기 실린더(52)는 일단이 상기 프레임 본체(53)에 관통된 상태에서 고정되도록 설치되고, 그 내측에 상기 피스톤(54)의 일단이 삽입되도록 설치되어 상기 실린더(52)와 피스톤(54) 사이에 상기 압축공간이 형성되며, 상기 피스톤(54)의 타단이 상기 리니어 모터(60)의 가동자와 연결되도록 설치되어 상기 리니어 모 터(60)가 구동됨에 따라 상기 피스톤(54)이 왕복 직선 운동하도록 설치된다.

아울러, 상기 피스톤(54) 일단에는 상기 피스톤(54)이 상기 리니어 모터(60)에 의해 축방향으로 왕복 직선 운동되더라도 축방향으로 완충 지지될 수 있도록 서포터(74)가 반경방향으로 확장되게 연결 설치되며, 상기 서포터(74) 양측에 축방향으로 복수개의 스프링이 설치된다.

다음, 상기 리니어 모터(60)는 종래와 마찬가지로 이너스테이(62) 및 아우터스테이터(64)로 이루어진 고정자와, 상기 이너스테이터(62)와 아우터스테이터(64) 사이에 설치된 영구자석(66)인 가동자로 이루어지되, 상기 영구자석(66)이 상기 이너스테이터(62)와 아우터스테이터(64) 사이에서 상호 전자기력에 의해 구동되어 축방향으로 왕복 직선 운동하도록 설치된다.

이때, 상기 이너스테이터(62)는 상기 본체 프레임(53) 및 별도의 고정링(미도시)에 의해 고정되도록 설치되고, 상기 아우터스테이터(64) 역시 상기 본체 프레임(53) 및 별도의 모터커버(72)에 의해 지지되도록 고정되며, 상기 영구자석(66)은 상기 피스톤(54)의 타단과 연결되도록 설치된다.

상기 흡입밸브(56)는 얇은 플레이트 형상으로 그 일측단이 상기 압축공간의 내부압력에 따라 상기 피스톤의 흡입홀(54h)을 개폐시키도록 그 중심이 상기 피스톤(54) 일단에 볼트 고정되고, 상기 토출밸브 어셈블리(58)는 토출밸브(58a)와, 토출캡(58b) 및 토출밸브 스프링(58c)으로 이루어지되, 상기 흡입밸브(56) 및 토출밸브(58a)는 상기 압축공간의 내부압력에 따라 각각 상기 흡입홀(54h) 및 실린더(52) 일단을 개폐시키도록 설치된다.

상기 머플러(80)는 도 4에 도시된 바와 같이, 지지부재(81)와, 내부 소음관(82) 및 격벽(83a,83b)과, 외부 소음관(84)으로 구성되어 이루어진다. 상기 지지부재(81)는 비교적 직경이 크게 형성되어 축방향으로 전후단에 냉매가 유/출입되는 입/출구가 형성되는 원통형이고, 안착부(81a)와 고정부(81b)를 구비한다. 상기 안착부(81a)는 상기 출구가 형성된 상기 지지부재(81)의 후단에서 직경방향으로 확장되어 형성되고, 상기 머플러(80)를 상기 피스톤(54)에 고정결속시키기 위한 구멍이 천공된다. 이때, 상기 안착부(81a)는 상기 피스톤(54)에 소음 및 진동이 발생하지 않도록 단단히 고정되어야 하므로 통상 금속부재로 이루어진다. 상기 고정부(81b)는 상기 출구가 상기 안착부(81a)로부터 상기 지지부재(81)의 내측으로 소정의 간격만큼 들어가서 단차지도록 형성되어야 하며 상기 외부 소음관(84)이 삽입 고정된다. 이때, 상기 고정부(81b)는 상기 지지부재(81)의 후단, 즉 상기 안착부(81a)가 형성된 지점으로부터 상기 지지부재(81)의 내측으로 적어도 5mm이상 들어가서 단차지도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 고정부(81b)에 상기 외부 소음관(84)을 삽입 시킨후 냉매의 유동에 따른 누출 등을 방지하고 결속력을 강화하기 위하여 브레이징을 하게 되는데, 상기 안착부(81a)와 상기 고정부(81b)가 단차지도록 형성됨에 따라 동 넘침이 발생할 여지가 적어지고, 간혹 동 넘침이 발생하였다 하더라도 상기 안착부(81a)와 상기 피스톤(54)의 결속에는 영향을 주지 않아 상기 머플러(80)가 상기 피스톤(54)에 결속되어 냉매가 흐르더라도 외부로 냉매의 누출이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 상기 머플러(80)와 상기 피스톤(54)이 완전히 결속을 이룰 수 있고, 미결속에 따른 진동 및 소음이 발생하기 않게 된다.

상기 내부 소음관(82) 및 격벽(83a,83b)은 상기 지지부재(81) 내측에 형성된 입/출구 사이에 설치되는데, 상기 지지부재(81)의 축방향으로 배열되어 냉매의 유동공간을 팽창 또는 감소시키거나, 유동 단면의 확장 또는 축소로 인하여 유동저항을 증가시킨다. 상기 내부 소음관(82)은 상기 지지부재의 입구를 형성하고 상기 입구를 통해 유입되는 냉매를 상기 격벽(83a,83b)으로 공급한다. 상기 격벽(83a,83b)은 상기 내부 소음관(82)으로부터 공급받은 냉매를 상기 지지부재(81)의 출구를 통해 상기 외부 소음관(84)으로 공급하며, 일단 또는 다단으로 형성될 수 있다.

상기 외부 소음관(84)은 상기 지지부재(81)의 출구 외측에 설치된 비교적 직경이 작게 형성된 원통형으로 형성된다. 또한, 상기 지지부재(81)의 출구에 일단이 고정되고, 타단이 상기 피스톤(54)의 내측 축방향으로 길게 돌출되어 삽입된다.

한편, 상기 머플러(80)는 상기 피스톤(54) 및 영구자석(66)과 함께 왕복 직선 운동하는 가동부재로 분류되는데, 설계 상에서 상기 가동부재의 고유 주파수에 따라 상기 리니어 모터(60)의 운동 주파수가 결정되도록 구성할 경우, 상기 가동부재의 고유 주파수 및 그에 따른 질량이 미리 설정되어 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 리니어 압축기는 상기 리니어 모터(60)가 작동됨에 따라 상기 피스톤(54)이 상기 실린더(52) 내측에서 왕복 직선 운동하고, 그에 따라 상기 압축공간 내부의 압력이 가변됨에 따라 압력차에 의해 냉매가 상기 유입관을 통하여 상기 머플러(80)를 통과하면서 냉매의 유동 소음을 저감시키되, 냉매가 유동됨에 따라 유동소음이 발생되더라도 냉매가 상기 내부 소음관(82), 격벽(83a,83b) 및 외부 소음관(84)을 통과하면서 급격하게 팽창/축소되거나, 큰 유동저 항에 의해 유동손실이 발생되어 소음이 저감되고, 상기 피스톤의 흡입홀(54h)을 통과한 냉매는 상기 압축공간으로 유입되어 압축된 다음, 외부로 토출된다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은 브레이징 공정시 동 넘침을 최소화하여 불량률을 줄이는 효과가 있다.

또한, 동 넘침이 있더라도 결합부위에는 영향을 미치지 않게 하여 성능저하 및 소음발생을 방지하는 효과가 있다.

Claims

냉매가 유/출입되는 유입관 및 유출관이 설치된 쉘; 상기 쉘 내부에 설치된 탄성부재에 의해 탄성지지되는 본체프레임; 상기 본체프레임에 설치된 실린더; 상기 실린더 내부에서 직선왕복운동하며 흡입된 냉매를 압축하는 피스톤; 그리고, 상기 본체프레임에 설치되어 상기 피스톤을 직선왕복운동시키는 리니어 모터;를 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기의 머플러에 있어서,

상기 피스톤의 일단에 결합되며, 상기 쉘의 유입관으로부터 냉매가 유입되도록 입/출구가 축방향으로 전/후단에 형성되되, 상기 출구가 머플러의 내측으로 소정의 간격만큼 단차지도록 형성되는 지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 머플러.
제1항에 있어서,

상기 지지부재는 상기 지지부재가 상기 피스톤과 결속되도록 상기 지지부재의 후단에서 직경방향으로 확장된 안착부와,

상기 안착부로부터 상기 지지부재의 내측으로 소정의 간격만큼 단차지도록 형성된 고정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 머플러.
제2항에 있어서,

상기 고정부는 상기 안착부로부터 상기 지지부재의 내측으로 적어도 5mm이상 단차지도록 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 머플러.