KR102399507B1 - 모터 및 이를 포함하는 압축기 - Google Patents

Abstract

모터 및 이를 포함하는 압축기가 제공된다. 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 모터는 요크와, 상기 요크의 내측면에서 내측으로 돌출되고 서로 마주보는 제1 및 제2 티쓰부를 포함하는 스테이터; 상기 제1 및 제2 티쓰부에 각각 권선되는 제1 및 제2 코일; 및 상기 제1 및 제2 티쓰부 사이에 배치되고, 축 방향으로 왕복 운동하는 마그네트를 포함하고, 상기 스테이터는 축 방향으로 적층되는 복수의 코어 플레이트를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 제1 티쓰부와 마주보는 제1 면과, 상기 제2 티쓰부와 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면의 상기 축 방향 일측과 상기 제2 면의 상기 축 방향 타측은 제1 극성을 가지고, 상기 제1 면의 타측과 상기 제2 면의 일측은 상기 제1 극성과 다른 제2 극성을 가진다.

Description

모터 및 이를 포함하는 압축기{MOTOR AND COMPRESSOR INCLUDING THEREOF}

본 명세서는 모터 및 이를 포함하는 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게, 피스톤의 선형 왕복 운동에 의해 냉매를 압축하는 리니어 압축기용 모터 및 이를 포함하는 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 모터나 터빈 등의 동력 발생 장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 등의 작동 유체를 압축하도록 이루어지는 장치를 말한다. 구체적으로, 압축기는 압축기는 산업 전반이나 가전 제품, 특히 증기압축식 냉동사이클(이하 '냉동 사이클'로 칭함) 등에 널리 적용되고 있다.

이러한 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor), 회전식 압축기(로터리 압축기, Rotary compressor), 스크롤 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.

왕복동식 압축기는 피스톤과 실린더 사이에 압축 공간이 형성되고 피스톤이 직선 왕복 운동하여 유체를 압축하는 방식이고, 로터리 압축기는 실린더 내부에서 편심 회전되는 롤러에 의해 유체를 압축하는 방식이며, 스크롤 압축기는 나선형으로 이루어지는 한 쌍의 스크롤이 맞물려 회전되어 유체를 압축하는 방식이다.

최근에는 왕복동식 압축기 중에서 크랭크 축을 사용하지 않고 직선 왕복 운동을 이용한 리니어 압축기(Linear Compressor)의 사용이 점차 증가하고 있다. 리니어 압축기는 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 전환하는데 따르는 기계적인 손실이 적어 압축기의 효율이 향상되며 구조가 비교적 간단한 장점이 있다.

리니어 압축기는, 밀폐 공간을 형성하는 케이싱 내부에 실린더가 위치되어 압축실을 형성하고, 압축실을 덮는 피스톤이 실린더 내부를 왕복 운동하도록 구성된다. 리니어 압축기는 피스톤이 하사점(BDC, Bottom Dead Center)에 위치되는 과정에서 밀폐 공간 내의 유체가 압축실로 흡입되고, 피스톤이 상사점(TDC, Top Dead Center)에 위치되는 과정에서 압축실의 유체가 압축되어 토출되는 과정이 반복된다.

리니어 압축기의 내부에는 압축 유닛과 구동 유닛(모터)이 각각 설치되며, 구동 유닛에서 발생하는 움직임을 통해 압축 유닛은 공진 스프링에 의해 공진운동을 하면서 냉매를 압축하고 토출시키는 과정을 수행하게 된다.

리니어 압축기의 피스톤은 실린더의 내부에서 고속으로 왕복운동을 하면서 흡입관을 통해 냉매를 케이싱의 내부로 흡입한 후, 피스톤의 전진 운동으로 압축 공간에서 토출되어 토출관을 통해 응축기로 이동하는 일련의 과정을 반복적으로 수행하게 된다.

한편, 종래의 리니어 압축기의 모터는 실린더의 외측에 배치되어 공간 효율성이 줄어드는 문제가 있었다.

또한, 종래의 리니어 압축기의 모터의 복잡한 구성으로 인해 제조비용이 증가되는 문제가 있었다.

더불어, 종래의 리니어 압축기 모터의 스테이터의 코어 플레이트는 반경 방향으로 적층되어 제조가 어려운 문제가 있었다.

한국 등록특허공보 10-1484324 B (2015.01.20. 공고)

본 명세서가 해결하고자 하는 과제는, 공간 효율성을 향상시킬 수 있는 모터 및 이를 포함하는 압축기를 제공하는 것이다.

또한, 본 명세서가 해결하고자 하는 과제는, 제조 비용을 감소시킬 수 있는 모터 및 이를 포함하는 압축기를 제공하는 것이다.

더불어, 본 명세서가 해결하고자 하는 과제는, 제조 용이성을 향상시킬 수 있는 모터 및 이를 포함하는 압축기를 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 모터는 요크와, 상기 요크의 내측면에서 내측으로 돌출되고 서로 마주보는 제1 및 제2 티쓰부를 포함하는 스테이터; 상기 제1 및 제2 티쓰부에 각각 권선되는 제1 및 제2 코일; 및 상기 제1 및 제2 티쓰부 사이에 배치되고, 축 방향으로 왕복 운동하는 마그네트를 포함한다.

이 때, 상기 스테이터는 축 방향으로 적층되는 복수의 코어 플레이트를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 제1 티쓰부와 마주보는 제1 면과, 상기 제2 티쓰부와 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면의 상기 축 방향 일측과 상기 제2 면의 상기 축 방향 타측은 제1 극성을 가지고, 상기 제1 면의 타측과 상기 제2 면의 일측은 상기 제1 극성과 다른 제2 극성을 가질 수 있다.

즉, 스테이터의 코어 플레이트가 축 방향으로 적층되므로 제조 용이성을 향상시킬 수 있다.

또한, 모터의 구성을 줄여 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 마그네트의 상기 축 방향 길이는 상기 스테이터의 상기 축 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 마그네트의 상기 축 방향 길이는 상기 스테이터의 상기 축 방향 길이의 2배 이상일 수 있다.

또한, 상기 마그네트는 평판 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 티쓰부의 상기 축 방향에 수직인 제1 방향 길이는 상기 마그네트의 상기 제1 방향 길이와 대응될 수 있다.

또한, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 서로 같은 방향으로 권선될 수 있다.

또한, 상기 요크는 상기 축 방향에 수직인 평면상에서 폐곡선 형상으로 형성될 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 압축기는 실린더; 상기 실린더의 안에 배치되어 축 방향으로 왕복 운동하는 피스톤; 요크와, 상기 요크의 내측면에서 내측으로 돌출되고 서로 마주보는 제1 및 제2 티쓰부를 포함하고, 상기 피스톤의 후방에 배치되는 스테이터; 상기 제1 및 제2 티쓰부에 각각 권선되는 제1 및 제2 코일; 상기 제1 및 제2 티쓰부 사이에 배치되고, 축 방향으로 왕복 운동하는 마그네트; 및 일측이 상기 피스톤에 연결되고 타측이 상기 마그네트에 연결되는 연결 부재를 포함한다.

즉, 스테이터가 피스톤의 후방에 배치되므로 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.

이 때, 상기 스테이터는 축 방향으로 적층되는 복수의 코어 플레이트를 포함하고, 상기 마그네트는 상기 제1 티쓰부와 마주보는 제1 면과, 상기 제2 티쓰부와 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면의 상기 축 방향 일측과 상기 제2 면의 상기 축 방향 타측은 제1 극성을 가지고, 상기 제1 면의 타측과 상기 제2 면의 일측은 상기 제1 극성과 다른 제2 극성을 가질 수 있다.

즉, 스테이터의 코어 플레이트가 축 방향으로 적층되므로 제조 용이성을 향상시킬 수 있다.

또한, 모터의 구성을 줄여 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 마그네트의 상기 축 방향 길이는 상기 스테이터의 상기 축 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다.

또한, 상기 마그네트의 상기 축 방향 길이는 상기 스테이터의 상기 축 방향 길이의 2배 이상일 수 있다.

또한, 상기 마그네트는 평판 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 티쓰부의 상기 축 방향에 수직인 제1 방향 길이는 상기 마그네트의 상기 제1 방향 길이와 대응될 수 있다.

또한, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 서로 같은 방향으로 권선될 수 있다.

또한, 상기 요크는 상기 축 방향에 수직인 평면상에서 폐곡선 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 피스톤은 상기 실린더의 안에 배치되는 가이드부와, 상기 가이드부의 전방에 배치되는 헤드부를 포함하고, 상기 연결 부재는 일측이 상기 헤드부의 중앙 영역에 연결되고, 상기 연결 부재의 타측은 상기 마그네트의 전면에 연결될 수 있다.

또한, 상기 연결 부재는 탄성 재질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 스테이터는 상기 실린더의 후방에 배치될 수 있다.

또한, 상기 실린더를 수용하는 케이싱; 및 상기 마그네트의 후면과, 상기 케이싱의 내측면과 연결되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스테이터의 외측면은 상기 실린더의 외측면보다 외측의 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 티쓰부의 내측 영역은 상기 제1 및 제2 코일이 권선되는 영역보다 크게 형성될 수 있다.

본 명세서를 통해 공간 효율성을 향상시킬 수 있는 모터 및 이를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다.

또한, 본 명세서를 통해 제조 비용을 감소시킬 수 있는 모터 및 이를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다.

더불어, 본 명세서를 통해 제조 용이성을 향상시킬 수 있는 모터 및 이를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 압축기의 사시도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 압축기의 단면도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터의 사시도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 마그네트의 사시도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터의 평면도이다.
도 6 및 도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터의 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터의 동작도이다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 마그네트의 위치에 대한 코일에 유도되는 전압 크기를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서(discloser)에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 명세서(discloser)의 용어는 document, specification, description 등의 용어로 대체할 수 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 압축기의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 리니어 압축기(100)는 쉘(111) 및 쉘(111)에 결합되는 쉘 커버(112, 113)를 포함할 수 있다. 넓은 의미에서, 쉘 커버(112, 113)는 쉘(111)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.

쉘(111)의 하측에는, 레그(20)가 결합될 수 있다. 레그(20)는 리니어 압축기(100)가 설치되는 제품의 베이스에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제품에는 냉장고가 포함되며, 베이스는 냉장고의 기계실 베이스를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 제품에는 공기조화기의 실외기가 포함되며, 베이스는 실외기의 베이스를 포함할 수 있다.

쉘(111)은 대략 원통 형상을 가지며, 가로방향으로 누워져 있는 배치, 또는 축 방향으로 누워 있는 배치를 이룰 수 있다. 도 1을 기준으로, 쉘(111)은 가로 방향으로 길게 연장되며, 반경 방향으로는 다소 낮은 높이를 가질 수 있다. 즉, 리니어 압축기(100)는 낮은 높이를 가질 수 있으므로, 예를 들어 리니어 압축기(100)가 냉장고의 기계실 베이스에 설치될 때, 기계실의 높이를 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 쉘(111)의 길이 방향 중심축은 후술할 압축기(100)의 본체의 중심축과 일치하며, 압축기(100)의 본체의 중심축은 압축기(100)의 본체를 구성하는 실린더(140) 및 피스톤(150)의 중심축과 일치한다.

쉘(111)의 외면에는 터미널(30)이 설치될 수 있다. 터미널(30)은 외부 전원을 리니어 압축기(100)의 모터(130)에 전달할 수 있다. 구체적으로, 터미널(30)은 코일(133)의 리드선에 연결될 수 있다.

터미널(30)의 외측에는 브라켓(31)이 설치될 수 있다. 브라켓(31)은 터미널(30)을 둘러싸는 복수의 브라켓을 포함할 수 있다. 브라켓(31)은 외부의 충격 등으로부터 터미널(30)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

쉘(111)의 양측부는 개방될 수 있다. 개구된 쉘(111)의 양측부에는 쉘 커버(112, 113)가 결합될 수 있다. 구체적으로, 쉘 커버(112, 113)는 쉘(111)의 개구된 일 측부에 결합되는 제1 쉘 커버(112)와, 쉘(111)의 개구된 타 측부에 결합되는 제2 쉘 커버(113)를 포함할 수 있다. 쉘 커버(112, 113)에 의하여 쉘(111)의 내부공간은 밀폐될 수 있다.

도 1 및 도 2를 기준으로, 제1 쉘 커버(112)는 리니어 압축기(100)의 우측부에 위치되며, 제2 쉘 커버(113)는 리니어 압축기(100)의 좌측부에 위치될 수 있다. 달리 말하면, 제1 및 제2 쉘 커버(112, 113)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 또한, 제1 쉘 커버(112)는 냉매의 흡입 측에 위치되고, 제2 쉘 커버(113)는 냉매의 토출 측에 위치되는 것으로 이해될 수 있다.

리니어 압축기(100)는 쉘(111) 또는 쉘 커버(112, 113)에 구비되어, 냉매를 흡입, 토출 또는 주입시킬 수 있는 다수의 파이프(114, 115, 40)를 포함할 수 있다.

다수의 파이프(114, 115, 40)는 냉매가 리니어 압축기(100)의 내부로 흡입되도록 하는 흡입관(114)과, 압축된 냉매가 리니어 압축기(100)로부터 배출되도록 하는 토출관(115)과, 냉매를 리니어 압축기(100)에 보충하기 위한 보충관(40)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 흡입관(114)은 제1 쉘 커버(112)에 결합될 수 있다. 냉매는 흡입관(114)을 통하여 축 방향을 따라 리니어 압축기(100)의 내부로 흡입될 수 있다.

토출관(115)은 쉘(111)의 외주면에 결합될 수 있다. 흡입관(114)을 통하여 흡입된 냉매는 축 방향으로 유동하면서 압축될 수 있다. 그리고 압축된 냉매는 토출관(115)을 통하여 배출될 수 있다. 토출관(115)은 제1 쉘 커버(112) 보다 제2 쉘 커버(113)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

보충관(40)은 쉘(111)의 외주면에 결합될 수 있다. 작업자는 보충관(40)을 통하여 리니어 압축기(100)의 내부로 냉매를 주입할 수 있다.

보충관(40)은 토출관(115)과의 간섭을 피하기 위하여 토출관(115)과 다른 높이에서 쉘(111)에 결합될 수 있다. 여기에서, 높이는 레그(20)로부터의 수직 방향으로의 거리로서 이해될 수 있다. 토출관(115)과 보충관(40)이 서로 다른 높이에서 쉘(111)의 외주면에 결합됨으로써 작업 편의성이 도모될 수 있다.

보충관(40)이 결합되는 지점에 대응하는 쉘(111)의 내주면에는 제2 쉘 커버(113)의 적어도 일부가 인접하게 위치될 수 있다. 달리 말하면, 제2 쉘 커버(113)의 적어도 일부는 보충관(40)을 통하여 주입된 냉매의 저항으로서 작용할 수 있다.

따라서, 냉매의 유로관점에서, 보충관(40)을 통하여 유입되는 냉매의 유로 크기는, 쉘(111)의 내부 공간으로 진입하면서 제2 쉘 커버(113)에 의해 작아지고, 그를 통과하며 다시 커지도록 형성된다. 이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있고, 이 과정에서, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 냉매가 피스톤(150)의 내부로 유입되면서 냉매의 압축성능이 개선될 수 있다. 유분은 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 수 있다.

도 2는 압축기(100)의 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터의 사시도이다. 도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 마그네트의 사시도이다. 도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터의 평면도이다. 도 6 및 도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터의 단면도이다.

이하, 본 명세서에 따른 압축기는 피스톤이 직선 왕복 운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축하고, 압축된 유체를 토출하는 동작을 수행하는 리니어 압축기를 예로 들어 설명한다.

리니어 압축기는 냉동 사이클의 구성요소가 될 수 있으며, 리니어 압축기에서 압축되는 유체는 냉동 사이클을 순환하는 냉매일 수 있다. 냉동 사이클은 압축기 외에도 응축기, 팽창장치 및 증발기 등을 포함할 수 있다. 그리고 리니어 압축기는 냉장고의 냉각시스템의 일 구성으로 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 산업 전반에 걸쳐 널리 사용될 수 있다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 압축기(100)는 케이싱(110)과, 케이싱(110) 내부에 수용되는 본체를 포함할 수 있다. 압축기(100)의 본체는 프레임(120)과, 프레임(120)에 고정되는 실린더(140)와, 실린더(140) 내부를 직선 왕복 운동하는 피스톤(150)과, 프레임(120)에 고정되고 피스톤(150)에 구동력을 부여하는 모터(130) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 실린더(140)와 피스톤(150)은 압축 유닛(140, 150)으로 지칭할 수도 있다.

압축기(100)는 실린더(140)와 피스톤(150) 사이의 마찰을 저감하기 위한 베어링 수단을 포함할 수 있다. 베어링 수단은 오일 베어링 또는 가스 베어링일 수 있다. 또는 베어링 수단으로 기계적인 베어링을 이용할 수도 있다.

압축기(100)의 본체는 케이싱(110)의 내측에 설치되는 지지 스프링(117)과, 탄성 부재(118)에 의해 탄성 지지될 수 있다. 지지 스프링(117)은 본체 전방을 지지할 수 있다. 지지 스프링(117)은 판 스프링을 포함할 수 있다. 탄성 부재(118)는 본체 후방을 지지할 수 있다. 탄성 부재(118)는 판 스프링을 포함할 수 있다. 지지 스프링(117)과 탄성 부재(118)는 압축기(100)의 본체의 내부 부품들을 지지하면서 피스톤(150)의 왕복 운동에 따라 발생하는 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

케이싱(110)은 밀폐된 공간을 형성할 수 있다. 밀폐된 공간은 흡입된 냉매가 수용되는 수용 공간(101)과, 압축되기 전의 냉매가 채워지는 흡입 공간(102)과 냉매를 압축하는 압축 공간(103)과, 압축된 냉매가 채워지는 토출 공간(104)을 포함할 수 있다.

케이싱(110)의 후방 측에 연결된 흡입관(114)으로부터 흡입된 냉매는 수용 공간(101)에 채워지고, 수용 공간(101)과 연통되는 흡입 공간(102) 내의 냉매는 압축 공간(103)에서 압축되어 토출 공간(104)으로 토출되고, 케이싱(110)의 전방 측에 연결된 토출관(115)을 통해 외부로 배출될 수 있다.

케이싱(110)은 양단이 개구되어 대략 횡방향으로 긴 원통 형상으로 형성되는 쉘(111)과, 쉘(111)의 후방 측에 결합되는 제1 쉘 커버(112) 및 전방 측에 결합되는 제2 쉘 커버(113)를 포함할 수 있다. 여기서, 전방 측은 도면의 좌측으로 압축된 냉매가 토출되는 방향을, 후방 측은 도면의 우측으로 냉매가 유입되는 방향을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 또한, 제1 쉘 커버(112) 또는 제2 쉘 커버(113)는 쉘(111)과 일체로 형성될 수 있다.

케이싱(110)은 열전도성 재질로 형성될 수 있다. 이를 통해, 케이싱(110)의 내부 공간에서 발생되는 열을 신속하게 외부로 방열시킬 수 있다.

제1 쉘 커버(112)는 쉘(111)의 후방 측을 밀봉하도록 쉘(111)에 결합되고, 제1 쉘 커버(112)의 중앙에는 흡입관(114)이 삽입되어 결합될 수 있다.

압축기(100)의 본체의 후방 측은 탄성 부재(118)에 의해 제1 쉘 커버(112)의 반경 방향으로 탄력적으로 지지될 수 있다.

탄성 부재(118)는 원형의 판 스프링을 포함할 수 있다.

제2 쉘 커버(113)는 쉘(111)의 전방 측을 밀봉하도록 쉘(111)에 결합되고, 루프 파이프(115a)를 통해 토출관(115)이 삽입되어 결합될 수 있다. 압축 공간(103)에서 토출되는 냉매는 토출 커버 조립체(180)를 통과한 후 루프 파이프(115a)와 토출관(115)을 통해 냉동사이클로 배출될 수 있다.

압축기(100)의 본체의 전방 측은 지지 스프링(117)에 의해 쉘(111) 또는 제2 쉘 커버(113)의 반경 방향으로 탄력적으로 지지될 수 있다.

지지 스프링(117)은 원형의 판 스프링을 포함할 수 있다. 지지 스프링(117)의 개구된 중앙부는 제1 지지 가이드(117b)에 의해 토출 커버 조립체(180)에 대하여 후방 방향으로 지지될 수 있다. 지지 스프링(117)의 가장자리부는 지지 브라켓(117a)에 의해 쉘(111)의 내측면 또는 제2 쉘 커버(113)에 인접하는 쉘(111)의 내주면에 대하여 전방 방향으로 지지될 수 있다.

도 2와 달리 지지 스프링(117)의 가장자리부는 제2 쉘 커버(113)에 결합된 별도의 브라켓(미도시)을 통해 쉘(111)의 내측면 또는 제2 쉘 커버(113)에 인접하는 쉘(111)의 내주면에 대하여 전방 방향으로 지지될 수도 있다.

제1 지지 가이드(117b)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 제1 지지 가이드(117b)의 단면은 복수의 직경을 포함할 수 있다. 제1 지지 가이드(117b)의 전방 측은 지지 스프링(117)의 중앙 개구에 삽입되고, 후방 측은 토출 커버 조립체(180)의 중앙 개구에 삽입될 수 있다. 지지 커버(117c)는 지지 스프링(117)을 사이에 두고 제1 지지 가이드(117b)의 전방 측에 결합될 수 있다. 지지 커버(117c)의 전방 측에는 전방으로 요입되는 컵 형상의 제2 지지 가이드(117d)가 결합될 수 있다. 제2 쉘 커버(113)의 내측에는 제2 지지 가이드(117d)에 대응하고 후방으로 요입되는 컵 형상의 제3 지지 가이드(117e)가 결합될 수 있다. 제2 지지 가이드(117d)는 제3 지지 가이드(117e)의 내측에 삽입되어 축 방향 및/또는 반경 방향으로 지지될 수 있다. 이 때, 제2 지지 가이드(117d)와 제3 지지 가이드(117e) 사이에는 갭(gap)이 형성될 수 있다.

프레임(120)은 실린더(140)의 외주면을 지지하는 바디부(121)와, 바디부(121)의 일 측에 연결되는 제1 플랜지부(122)를 포함할 수 있다. 프레임(120)은 실린더(140)와 함께 지지 스프링(117)에 의해 케이싱(110)에 대하여 탄력 지지될 수 있다.

바디부(121)는 실린더(140)의 외주면을 감쌀 수 있다. 바디부(121)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 제1 플랜지부(122)는 바디부(121)의 전방 측 단부에서 반경 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

바디부(121)의 내주면에는 실린더(140)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 실린더(140)는 바디부(121)의 내주면에 압입(press fitting)되어 고정될 수 있다.

제1 플랜지부(122)의 전방면에는 토출 커버 조립체(180)가 결합될 수 있다. 제1 플랜지부(122)의 전방면 일 측에는 가스 베어링의 일부를 이루는 베어링 입구홈(125a)이 형성되고, 베어링 입구홈(125a)에서 바디부(121)의 내주면으로 관통되는 베어링 연통홀(125b)이 형성되며, 바디부(121)의 내주면에는 베어링 연통홀(125b)에서 연통되는 가스 홈(125c)이 형성될 수 있다.

베어링 입구홈(125a)은 소정의 깊이로 축 방향으로 함몰되어 형성되고, 베어링 연통홀(125b)은 베어링 입구홈(125a)보다 단면적이 작은 구멍으로 바디부(121)의 내주면을 향해 경사지게 형성될 수 있다. 그리고 가스 홈(125c)은 바디부(121)의 내주면에 소정의 깊이와 축 방향 길이를 가지는 환형 모양으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 홈(125c)은 바디부(121)의 내주면이 접하는 실린더(140)의 외주면에 형성되거나 또는 바디부(121)의 내주면과 실린더(140)의 외주면에 모두 형성될 수도 있다.

또한, 실린더(140)의 외주면에는 가스 홈(125c)에 대응하는 가스 유입구(142)가 형성될 수 있다. 가스 유입구(142)는 가스 베어링에서 일종의 노즐부를 이룬다.

한편, 프레임(120)과 실린더(140)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 형성될 수 있다.

실린더(140)는 양 단부가 개방되는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 실린더(140)의 후방 단부를 통해 피스톤(150)이 삽입될 수 있다. 실린더(140)의 전방 단부는 토출 밸브 조립체(170)를 통해 폐쇄될 수 있다. 실린더(140)와, 피스톤(150)의 전방 단부와, 토출 밸브 조립체(170)의 사이에는 압축 공간(103)이 형성될 수 있다. 여기에서, 피스톤(150)의 전방 단부는 헤드부(151)라고 호칭될 수 있다. 압축 공간(103)은 피스톤(150)이 후진하였을 때 부피가 증가하고, 피스톤(150)이 전진하면서 부피가 감소한다. 즉, 압축 공간(103) 내부에 유입된 냉매는 피스톤(150)이 전진하면서 압축되고, 토출 밸브 조립체(170)를 통해 토출될 수 있다.

실린더(140)는 전방 단부에 배치되는 제2 플랜지부(141)를 포함할 수 있다. 제2 플랜지부(141)는 실린더(140)의 외측으로 절곡될 수 있다. 제2 플랜지부(141)는 실린더(140)의 외주 방향으로 연장될 수 있다. 실린더(140)의 제2 플랜지부(141)는 프레임(120)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 프레임(120)의 전방 측 단부는 실린더(140)의 제2 플랜지부(141)에 대응하는 플랜지 홈이 형성될 수 있고, 실린더(140)의 제2 플랜지부(141)는 상기 플랜지 홈에 삽입되어 결합 부재를 통해 결합될 수 있다.

한편, 피스톤(150)의 외주면과 실린더(140)의 외주면 사이의 간격으로 토출 가스를 공급하여 실린더(140)와 피스톤(150) 사이에 가스 윤활할 수 있는 가스 베어링 수단이 제공될 수 있다. 실린더(140)와 피스톤(150) 사이의 토출 가스는 피스톤(150)에 부상력을 제공하여 피스톤(150)과 실린더(140) 사이에 발생하는 마찰을 줄일 수 있다.

예를 들어, 실린더(140)는 가스 유입구(142)를 포함할 수 있다. 가스 유입구(142)는 바디부(121)의 내주면에 형성되는 가스 홈(125c)과 연통될 수 있다. 가스 유입구(142)는 실린더(140)를 반경 방향으로 관통할 수 있다. 가스 유입구(142)는 가스 홈(125c)으로 유입되는 압축된 냉매를 실린더(140)의 내주면과 피스톤(150)의 외주면 사이로 안내할 수 있다. 이와 달리, 가공의 편의성을 고려하여 가스 홈(125c)은 실린더(140)의 외주면에 형성될 수도 있다.

가스 유입구(142)의 입구는 상대적으로 넓게, 출구는 노즐 역할을 하도록 미세 통공으로 형성될 수 있다. 가스 유입구(142)의 입구부에는 이물질의 유입을 차단하는 필터(미도시)가 추가로 구비될 수 있다. 필터는 금속으로 된 망 필터일 수도 있고, 세실과 같은 부재를 감아서 형성할 수도 있다.

가스 유입구(142)는 복수 개가 독립적으로 형성될 수 있고, 또는 입구는 환형 홈으로 형성되고 출구는 그 환형 홈을 따라 일정 간격을 두고 복수 개가 형성될 수도 있다. 가스 유입구(142)는 실린더(140)의 축 방향 중간을 기준으로 전방 측에만 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 유입구(142)는 피스톤(150)의 처짐을 고려하여 실린더(140)의 축 방향 중간을 기준으로 후방 측에도 함께 형성될 수도 있다.

피스톤(150)은 실린더(140) 후방의 개방된 단부로 삽입되어, 압축 공간(103)의 후방을 밀폐하도록 마련된다.

피스톤(150)은 헤드부(151)와, 가이드부(152)를 포함할 수 있다. 헤드부(151)는 원판 형상으로 형성될 수 있다. 헤드부(151)는 부분적으로 개방될 수 있다. 헤드부(151)는 압축 공간(103)을 구획할 수 있다. 가이드부(152)는 헤드부(151)의 외주면에서 후방으로 연장될 수 있다. 가이드부(152)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 가이드부(152)는 내부가 비고, 전방이 헤드부(151)에 의해 부분적으로 밀폐될 수 있다. 가이드부(152)의 후방은 개구될 수 있다. 헤드부(151)는 가이드부(152)에 결합되는 별도의 부재로 마련될 수 있다. 이와 달리, 헤드부(151)와 가이드부(152)는 일체로 형성될 수 있다.

피스톤(150)은 흡입 포트(154)를 포함할 수 있다. 흡입 포트(154)는 헤드부(151)를 관통할 수 있다. 흡입 포트(154)는 피스톤(150) 내부의 흡입 공간(102)과 압축 공간(103)을 연통할 수 있다. 예를 들어, 수용 공간(101)에서 피스톤(150) 내부의 흡입 공간(102)으로 흘러 유입된 냉매는 흡입 포트(154)를 통과하여 피스톤(150)과 실린더(140) 사이의 압축 공간(103)으로 흡입될 수 있다.

흡입 포트(154)는 피스톤(150)의 축 방향으로 연장될 수 있다. 흡입 포트(154)는 피스톤(150)의 축 방향에 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡입 포트(154)는 피스톤(150)의 후방으로 갈수록 중심 축에서 멀어지는 방향으로 경사지도록 연장될 수 있다.

흡입 포트(154)는 단면이 원형 형상으로 형성될 수 있다. 흡입 포트(154)는 내경이 일정하게 형성될 수 있다. 이와 달리, 흡입 포트(154)는 개구가 헤드부(151)의 반경 방향으로 연장되는 장공으로 형성될 수도 있고, 내경이 후방으로 갈수록 커지도록 형성될 수도 있다.

흡입 포트(154)는 헤드부(151)의 반경 방향과 원주 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 복수 개 형성될 수 있다.

압축 공간(103)과 인접한 피스톤(150)의 헤드부(151)에는 흡입 포트(154)를 선택적으로 개폐하는 흡입 밸브(155)가 장착될 수 있다. 흡입 밸브(155)는 탄성 변형에 의해 동작하여 흡입 포트(154)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 즉, 흡입 밸브(155)는 흡입 포트(154)를 통과하여 압축 공간(103)으로 흐르는 냉매의 압력에 의하여 흡입 포트(154)를 개방하도록 탄성 변형될 수 있다.

피스톤(150)은 제3 플랜지부(153)를 포함할 수 있다. 제3 플랜지부(153)는 가이드부(152)의 후방에서 외측으로 절곡될 수 있다.

피스톤(150)은 마그네트(135)와 연결될 수 있다. 마그네트(135)는 피스톤(150)의 움직임에 따라 전후 방향으로 왕복 운동할 수 있다. 마그네트(135)는 연결 부재(200)를 통해 피스톤(150)과 연결될 수 있다. 마그네트(135)는 '무버'라고 칭할 수 있다. 마그네트(135)는 축방향으로 왕복 운동할 수 있다. 마그네트(135)의 전면은 연결 부재(200)와 연결될 수 있다. 마그네트(135)의 후면은 탄성 부재(118)와 연결될 수 있다. 마그네트(135)는 피스톤(150)의 후방에 배치될 수 있다. 마그네트(135)는 실린더(140)의 후방에 배치될 수 있다. 마그네트(135)는 스테이터(131)의 안에 배치될 수 있다. 마그네트(135)는 코일(133)과 대향할 수 있다. 마그네트(135)는 티쓰부(132) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 마그네트(135)는 제1 티쓰부(132a)와, 제2 티쓰부(132b) 사이에 배치될 수 있다.

연결 부재(200)는 피스톤(150)과 마그네트(135)를 연결할 수 있다. 연결 부재(200)의 일단은 피스톤(150)에 연결될 수 있다. 연결 부재(200)의 일단은 헤드부(151)에 연결될 수 있다. 연결 부재(200)의 일단은 헤드부(151)의 중앙 영역에 연결될 수 있다. 연결 부재(200)의 타단은 마그네트(135)에 연결될 수 있다. 연결 부재(200)의 타단은 마그네트(135)의 전면에 연결될 수 있다. 연결 부재(200)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 연결 부재(200)는 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 연결 부재(200)는 '플렉시블 로드(flexible rod)'로 호칭될 수 있다. 연결 부재(200)는 마그네트(135)의 축 방향 이동에 따라 피스톤(150)을 축 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.

토출 밸브 조립체(170)는 토출 밸브(171)와, 토출 밸브(171)의 전방측에 구비되어 토출 밸브(171)를 탄력 지지하는 밸브 스프링(172)을 포함할 수 있다. 토출 밸브 조립체(170)는 압축 공간(103)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시킬 수 있다. 여기에서, 압축 공간(103)은 흡입 밸브(155)와 토출 밸브(171)의 사이에 형성되는 공간을 의미한다.

토출 밸브(171)는 실린더(140)의 전면에 지지 가능하도록 배치될 수 있다. 토출 밸브(171)는 실린더(140)의 전방 개구를 선택적으로 개폐할 수 있다. 토출 밸브(171)는 탄성 변형에 의해 동작하여 압축 공간(103)을 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 토출 밸브(171)는 압축 공간(103)을 통과하여 토출 공간(104)으로 흐르는 냉매의 압력에 의하여 압축 공간(103)를 개방하도록 탄성 변형될 수 있다. 예를 들어, 토출 밸브(171)가 실린더(140)의 전면에 지지된 상태에서 압축 공간(103)은 밀폐된 상태를 유지하고, 토출 밸브(171)가 실린더(140)의 전면으로부터 이격된 상태에서 개방된 공간으로 압축 공간(103)의 압축 냉매가 배출될 수 있다.

밸브 스프링(172)은 토출 밸브(171)와 토출 커버 조립체(180)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 제공할 수 있다. 밸브 스프링(172)은 압축 코일 스프링으로 마련될 수도 있고, 또는 점유공간이나 신뢰성 측면을 고려하여 판 스프링으로 마련될 수 있다.

압축 공간(103)의 압력이 토출 압력 이상이 되면, 밸브 스프링(172)이 전방으로 변형하면서 토출 밸브(171)를 개방시키고, 냉매는 압축 공간(103)으로부터 토출되어 토출 커버 조립체(180)의 제1 토출 공간(104a)으로 배출될 수 있다. 냉매의 배출이 완료되면, 밸브 스프링(172)은 토출 밸브(171)에 복원력을 제공하여, 토출 밸브(171)가 닫혀지도록 할 수 있다.

흡입 밸브(155)를 통해 압축 공간(103)에 냉매가 유입되고, 토출 밸브(171)를 통해 압축 공간(103) 내의 냉매가 토출 공간(104)으로 배출되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

피스톤(150)이 실린더(140)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 압축 공간(103)의 압력이 미리 정해진 흡입 압력 이하가 되면 흡입 밸브(155)가 개방되면서 냉매는 압축 공간(103)으로 흡입된다. 반면에, 압축 공간(103)의 압력이 미리 정해진 흡입 압력을 넘으면 흡입 밸브(155)가 닫힌 상태에서 압축 공간(103)의 냉매가 압축된다.

한편, 압축 공간(103)의 압력이 미리 정해진 토출 압력 이상이 되면 밸브 스프링(172)이 전방으로 변형하면서 이에 연결된 토출 밸브(171)를 개방시키고, 냉매는 압축 공간(103)으로부터 토출 커버 조립체(180)의 토출 공간(104)으로 배출된다. 냉매의 배출이 완료되면 밸브 스프링(172)은 토출 밸브(171)에 복원력을 제공하고, 토출 밸브(171)가 닫혀져 압축 공간(103)의 전방을 밀폐시킨다.

토출 커버 조립체(180)는 압축 공간(103)의 전방에 설치되어, 압축 공간(103)에서 배출된 냉매를 수용하는 토출 공간(104)을 형성하고, 프레임(120)의 전방에 결합되어 냉매가 압축 공간(103)에서 토출되는 과정에서 발생되는 소음을 감쇄시킬 수 있다. 토출 커버 조립체(180)는 토출 밸브 조립체(170)를 수용하면서 프레임(120)의 제1 플랜지부(122)의 전방에 결합될 수 있다. 예를 들어, 토출 커버 조립체(180)는 제1 플랜지부(122)에 기계적 결합 부재를 통해 결합될 수 있다.

그리고 토출 커버 조립체(180)와 프레임(120)의 사이에는 단열을 위한 가스켓과 토출 공간(104)의 냉매가 누설되는 것을 억제하는 오링 (O-ring)이 구비될 수 있다.

토출 커버 조립체(180)는 열전도성 재질로 형성될 수 있다. 따라서, 토출 커버 조립체(180)에 고온의 냉매가 유입되면 냉매의 열이 토출 커버 조립체(180)를 통해 케이싱(110)으로 전달되어 압축기 외부로 방열될 수 있다.

토출 커버 조립체(180)는 한 개의 토출 커버로 이루어질 수도 있고, 복수 개의 토출 커버가 순차적으로 연통되도록 배치될 수도 있다. 토출 커버 조립체(180)가 복수의 토출 커버로 마련되는 경우, 토출 공간(104)은 각각의 토출 커버에 의해 구획되는 복수의 공간부를 포함할 수 있다. 복수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며 서로 연통될 수 있다.

예를 들어, 토출 커버가 3개인 경우, 토출 공간(104)은 프레임(120)의 전방 측에 결합되는 제1 토출 커버(181)와 프레임(120) 사이에 형성되는 제1 토출 공간(104a)과, 제1 토출 공간(104a)에 연통되고 제1 토출 커버(181)의 전방 측에 결합되는 제2 토출 커버(182)와 제1 토출 커버(181) 사이에 형성되는 제2 토출 공간(104b)과, 제2 토출 공간(104b)에 연통되고 제2 토출 커버(182)의 전방 측에 결합되는 제3 토출 커버(183)와 제2 토출 커버(182) 사이에 형성되는 제3 토출 공간(104c)을 포함할 수 있다.

그리고, 제1 토출 공간(104a)은 토출 밸브(171)에 의해 압축 공간(103)과 선택적으로 연통되고, 제2 토출 공간(104b)은 제1 토출 공간(104a)과 연통되며, 제3 토출 공간(104c)은 제2 토출 공간(104b)과 연통될 수 있다. 이에 따라, 압축 공간(103)에서 토출되는 냉매는 제1 토출 공간(104a), 제2 토출 공간(104b) 그리고 제3 토출 공간(104c)을 차례대로 거치면서 토출 소음이 감쇄되고, 제3 토출 커버(183)에 연통되는 루프 파이프(115a)와 토출관(115)을 통해 케이싱(110)의 외부로 배출될 수 있다.

모터(130)은 케이싱(110)의 안에 배치되는 스테이터(131)와, 스테이터(131)에 권선되는 코일(133)과, 스테이터(131)의 안에 배치되고 코일(133)과 마주보는 마그네트(135)를 포함할 수 있다.

스테이터(131)는 케이싱(110)의 안에 배치될 수 있다. 스테이터(131)는 실린더(140)의 후방에 배치될 수 있다. 스테이터(131)는 피스톤(150)의 후방에 배치될 수 있다. 스테이터(131)의 외측면은 실린더(140)의 외측면보다 외측에 배치될 수 있다. 스테이터(131)는 축 방향으로 실린더(140)와 중첩(overlap)될 수 있다. 스테이터(131)는 축 방향으로 피스톤(150)과 중첩될 수 있다. 이를 통해, 압축기(100)의 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.

스테이터(131)는 축 방향으로 적층되는 복수의 코어 플레이트(131a)를 포함할 수 있다. 복수의 코어 플레이트(131a)가 축 방향으로 적층되므로 스테이터(131)를 용이하게 적층시킬 수 있다. 이를 통해, 제조 용이성을 향상시킬 수 있다. 스테이터(131)는 요크(131b)와, 티쓰부(132)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 스테이터(131)는 다수 개의 라미네이션 시트(lamination sheet)가 축 방향으로 적층될 수도 있고, 복수 개의 라미네이션 블록(lamination block)이 축 방향을 따라 적층될 수도 있다.

요크(131b)는 원형 띠 형상으로 형성될 수 있다. 요크(131b)는 축 방향에 수 직인 평면상에서 폐곡선 형상으로 형성될 수 있다. 요크(131b)는 'O'자 형상으로 형성될 수 있다.

티쓰부(132)는 요크(131b)의 내측면에서 내측으로 돌출될 수 있다. 티쓰부(132)에는 코일(133)이 권선될 수 있다. 티쓰부(132)는 서로 마주보는 제1 및 제2 티쓰부(132a, 132b)를 포함할 수 있다. 제1 티쓰부(132a)와, 제2 티쓰부(132b)의 사이에는 공극(g)이 형성될 수 있다. 제1 티쓰부(132a)와, 제2 티쓰부(132b)의 사이에는 마그네트(135)가 배치될 수 있다. 제1 티쓰부(132a)에는 제1 코일(133a)이 권선될 수 있다. 제2 티쓰부(132b)에는 제2 코일(133b)이 권선될 수 있다. 제1 티쓰부(132a) 및 제2 티쓰부(132b)의 내측 영역은 제1 코일(133a)과 제2 코일(133b)이 권선되는 영역보다 크게 형성될 수 있다.

코일(133)은 티쓰부(132)에 권선될 수 있다. 코일(133)의 단면은 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 일례로 육각형의 형상을 가질 수 있다. 코일(133)은 제1 티쓰부(132a)에 권선되는 제1 코일(133a)과, 제2 티쓰부(132b)에 권선되는 제2 코일(133b)을 포함할 수 있다. 제1 코일(133a)과 제2 코일(133b)의 사이에는 마그네트(135)가 배치될 수 있다. 제1 코일(133a)과 제2 코일(133b)은 서로 같은 방향으로 권선될 수 있다.

마그네트(135)의 축 방향 길이는 스테이터(131)의 축 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다. 구체적으로, 마그네트(135)의 축 방향 길이는 스테이터(131)의 요크(131b)의 축 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 마그네트(135)의 축 방향 길이는 스테이터(131)의 축 방향 길이의 2배 이상일 수 있다. 마그네트(135)는 평판 형상으로 형성될 수 있다. 마그네트(135)의 축 방향에 수직인 제1 방향 길이는 제1 및 제2 티쓰부(132a, 132b)의 제1 방향 길이에 대응될 수 있다.

마그네트(135)는 제1 티쓰부(132a)와 마주보는 제1 면(135a)과, 제2 티쓰부(132b)와 마주보는 제2 면(135b)을 포함할 수 있다. 마그네트(135)의 제1 면(135a)의 축 방향 일측(135aa)과, 마그네트(135)의 제2 면(135b)의 축 방향 타측(135bb)은 제1 극성을 가질 수 있다. 예를 들어, 마그네트(135)의 제1 면(135a)의 축 방향 일측(135aa)과, 마그네트(135)의 제2 면(135b)의 축 방향 타측(135bb)은 N극일 수 있다. 마그네트(135)의 제1 면(135a)의 축 방향 타측(135ab)과, 마그네트(135)의 제2 면(135b)의 축 방향 일측(135ba)은 제1 극성과 다른 제2 극성을 가질 수 있다. 예를 들어, 마그네트(135)의 제1 면(135a)의 축 방향 타측(135ab)과, 마그네트(135)의 제2 면(135b)의 축 방향 일측(135ba)은 S극일 수 있다. 모터(130)에 전류가 인가되면 권선 코일(133)에 자속(magnetic flux)이 형성되고, 코일(133)에 형성되는 자속과 마그네트(135)에 의해 형성되는 자속 사이의 상호 작용에 의해 전자기력이 발생하여 마그네트(135)가 움직일 수 있다. 그리고 마그네트(135)의 축 방향 왕복 움직임과 동시에 연결 부재(200)와 연결되는 피스톤(150)도 마그네트 (135)와 일체로 축 방향으로 왕복 이동할 수 있다.

한편, 모터(130)과 압축 유닛(140, 150)은 지지 스프링(117)과 탄성 부재(118)에 의해 축 방향으로 지지될 수 있다.

탄성 부재(118)는 마그네트(135)와 피스톤(150)의 왕복 운동에 의해 구현되는 진동을 증폭시켜, 냉매의 효과적인 압축을 달성할 수 있다. 구체적으로, 탄성 부재(118)은 피스톤(150)의 고유 진동수에 대응하는 진동수로 조절되어 피스톤(150)이 공진 운동할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 탄성 부재(118)는 피스톤(150)의 안정적인 움직임을 유발하여 진동 및 소음 발생을 줄일 수 있다.

탄성 부재(118)는 축 방향으로 연장되는 코일 스프링일 수 있다. 탄성 부재(118)의 양 단부는 각각 진동체와 고정체에 연결될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(118)의 일 단부는 마그네트(135)에 연결되고, 타 단부는 케이싱(110)에 연결될 수 있다. 따라서 탄성 부재(118)는 일 단부에서 진동하는 진동체와 타 단부에 고정된 고정체 사이에서 탄성 변형될 수 있다.

탄성 부재(118)의 고유 진동수는 압축기(100) 운전 시 마그네트(135)와 피스톤(150)의 공진 주파수에 일치되도록 설계되어, 피스톤(150)의 왕복 운동을 증폭시킬 수 있다.

압축기(100)는 프레임(120)과 그 주변의 부품들 간의 결합력을 증대시킬 수 있는 복수의 실링 부재를 포함할 수 있다.

예를 들어, 복수의 실링 부재는 프레임(120)과 토출 커버 조립체(180)가 결합되는 부분에 개재되고 프레임(120)의 전방 단부에 마련되는 설치 홈에 삽입되는 제1 실링 부재와, 프레임(120)과 실린더(140)가 결합되는 부분에 구비되고 실린더(140)의 외측면에 마련되는 설치 홈에 삽입되는 제2 실링 부재를 포함할 수 있다. 제2 실링 부재는 프레임(120)의 내주면과 실린더(140)의 외주면 사이에 형성되는 가스 홈(125c)의 냉매가 외부로 누설되는 것을 방지하며, 프레임(120)과 실린더(140)의 결합력을 증대시킬 수 있다. 여기서 제1 및 제2 실링 부재는 링 형상을 가질 수 있다.

도 8 내지 도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 모터의 동작도이다.

도 2 내지 도 10을 참조하면, 압축기(100)의 동작 모습은 아래와 같다.

먼저, 모터(130)에 전류가 인가되면 코일(133)에 흐르는 전류에 의해 스테이터(131)에 자속이 형성될 수 있다. 스테이터(131)에 형성된 자속은 전자기력을 발생시키고, 마그네트(135)는 발생된 전자기력에 의해 직선 왕복 운동할 수 있다. 이러한 전자기력은, 압축 행정 시에는 피스톤(150)이 상사점(TDC, top dead center)을 향하는 방향(전방 방향)으로 발생되고, 흡입 행정 시에는 피스톤(150)이 하사점(BDC, bottom dead center)을 향하는 방향(후방 방향)으로 번갈아 가며 발생될 수 있다. 즉, 모터(130)는 마그네트(135)와 피스톤(150)을 이동 방향으로 미는 힘인 추력(推力)을 발생시킬 수 있다.

예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 코일(133a)과 제2 코일(133b)에 전류가 인가되면, 제2 티쓰부(132b)는 N극을 띄고, 제1 티쓰부(132a)는 S극을 띄게 된다. 이 때, 제1 면(135a)의 축 방향 일측(135aa)은 인력을 받고, 제1 면(135a)의 축 방향 타측(135ab)은 척력을 받고, 제2 면(135b)의 축 방향 일측(135ba)은 인력을 받고, 제2 면(135b)의 축 방향 타측(135bb)은 척력을 받아, 마그네트(135)는 전방으로 이동하게 된다.

도 9를 참조하면, 도 8과 반대 방향으로 제1 코일(133a)과 제2 코일(133b)에 전류가 인가되면, 제1 티쓰부(132a)는 N극을 띄고, 제2 티쓰부(132b)는 S극을 띄게 된다. 이 때, 제1 면(135a)의 축 방향 일측(135aa)은 척력을 받고, 제1 면(135a)의 축 방향 타측(135ab)은 인력을 받고, 제2 면(135b)의 축 방향 일측(135ba)은 척력을 받고, 제2 면(135b)의 축 방향 타측(135bb)은 인력을 받아, 마그네트(135)는 후방으로 이동하게 된다.

또한, 도 10을 참조하면, 도 8과 같은 방향으로 제1 코일(133a)과 제2 코일(133b)에 전류가 인가되면, 제2 티쓰부(132b)는 N극을 띄고, 제1 티쓰부(132a)는 S극을 띄게 된다. 이 때, 제1 면(135a)의 축 방향 일측(135aa)은 인력을 받고, 제1 면(135a)의 축 방향 타측(135ab)은 척력을 받고, 제2 면(135b)의 축 방향 일측(135ba)은 인력을 받고, 제2 면(135b)의 축 방향 타측(135bb)은 척력을 받아 마그네트(135)는 다시 전방으로 이동하게 된다.

실린더(140) 내부에서 선형 왕복 운동하는 피스톤(150)은, 반복적으로 압축 공간(103)의 체적을 증가 또는 감소시킬 수 있다.

피스톤(150)이 압축 공간(103)의 체적을 증가시키는 방향(후방 방향)으로 이동하면, 압축 공간(103)의 압력은 감소할 수 있다. 이에, 피스톤(150)의 전방에 장착되는 흡입 밸브(155)가 개방되고, 흡입 공간(102)에 머무르던 냉매가 흡입 포트(154)를 따라 압축 공간(103)으로 흡입될 수 있다. 이러한 흡입 행정은 피스톤(150)이 압축 공간(103)의 체적을 최대로 증가시켜 하사점에 위치할 때까지 진행될 수 있다.

하사점에 도달한 피스톤(150)은 운동 방향이 전환되어 압축 공간(103)의 체적을 감소시키는 방향(전방 방향)으로 이동하면서 압축 행정을 수행할 수 있다. 압축 행정 시에는 압축 공간(103)의 압력이 증가되면서 흡입된 냉매가 압축될 수 있다. 압축 공간(103)의 압력이 설정압력에 도달하면, 압축 공간(103)의 압력에 의해 토출 밸브(171)가 밀려나면서 실린더(140)로부터 개방되고, 이격된 공간을 통해 냉매가 토출 공간(104)으로 토출될 수 있다. 이러한 압축 행정은 피스톤(150)이 압축 공간(103)의 체적이 최소가 되는 상사점까지 이동하는 동안 계속될 수 있다.

피스톤(150)의 흡입 행정과 압축 행정이 반복되면서, 흡입관(114)을 통해 압축기(100) 내부의 수용 공간(101)으로 유입된 냉매는 피스톤(150) 내부의 흡입 공간(102)으로 유입되고, 흡입 공간(102)의 냉매는 피스톤(150)의 흡입 행정 시에 실린더(140) 내부의 압축 공간(103)으로 유입될 수 있다. 피스톤(150)의 압축 행정 시에 압축 공간(103)의 냉매가 압축되어 토출 공간(104)으로 토출된 후에는 루프 파이프(115a)와 토출관(115)을 거쳐 압축기(100)의 외부로 배출되는 흐름이 형성될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에서 탄성 부재(118)가 기계적 공진 스프링으로 작용하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이와 달리 탄성 부재(118)가 기계적 공진 스프링으로 작용하지 않을수도 있다. 이 때, 마그네트(135)가 자기적 인력 범위를 벗어나지 않도록 제어함으로써 스테이터(131)와 마그네트(135) 사이의 왕복 방향 중심력(Centering force)에 의해 공진되도록 할 수도 있다.

마그네트(135)가 자기력에 의해 티쓰부(132)에서 멀어지는 방향으로 이동을 할 때, 마그네트(135)는 티쓰부(132)와 가까워지는 방향, 즉 자기적 에너지(자기 저항)가 낮은 공극(g)쪽으로 복귀하려는 왕복 방향 중심력이 작용하게 되는데, 이 힘을 자기적 공진 스프링(Magnetic Resonance Spring)이라고 하며, 이 자기적 공진 스프링에 의해 마그네트(135)는 공진 운동을 할 수 있다. 이로써, 기계적 공진 스프링을 배제하고도 모터(130)의 마그네트(135)는 공진 운동을 할 수 있게 됨에 따라 모터(130)의 크기를 줄이는 동시에 경량화를 가능하게 하고, 부품수를 줄여 제조 비용을 절감할 수 있다.

예를 들어, 도 8에서와 같이 마그네트(135)가 자기력에 의해 전방으로 이동하게 되면 마그네트(135)와 티쓰부(132) 사이에는 자기적 에너지(자기적 위치 에너지 또는 자기적 저항)가 낮은 쪽인 공극(g) 방향 또는 후방으로 복귀하려는 왕복 방향 중심력(F1)이 축적될 수 있다.

이 때, 마그네트(135)에 인가되는 전류의 방향이 바뀌게 되면 마그네트(135)는 코일(133)에 의해 발생되는 공극(g) 또는 후방으로의 자기력과, 축적된 왕복 방향 중심력(F1)에 의해 후방으로 이동하여 도 9와 같이 자극간 경게면이 공극(g)의 중앙 영역으로 복귀될 수 있다.

그러면, 마그네트(135)는 관성력과 자기력에 의해 공극(g)의 중앙 영역을 지나 후방으로 더 이동하게 된다. 이 때, 도 10과 같이 코일(133)에 도 9와 반대 방향으로 전류가 인가되면 티쓰부(132)에 도 8과 같은 자극이 형성되고, 이에 따라 마그네트(135)의 각 영역에는 도 8과 같은 방향으로의 인력과 척력이 형성되면서, 마그네트(135)는 전방으로 이동할 수 있다.

이 때, 티쓰부(132)와 마그네트(135) 사이에는 왕복 방향 중심력(F2)이 축적되어 있으므로, 이 힘과 공극(g) 방향 자기력에 의해 마그네트(135)는 기계적 공진 스프링이 구비된 것과 같이 전방으로 이동하려는 일련의 왕복 운동을 반복할 수 있다.

도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 마그네트의 위치에 대한 코일에 유도되는 전압 크기를 나타내는 그래프이다.

도 11을 참조하면, 마그네트(135)의 위치에 대해 코일(133)에 유도되는 전압 크기(Alpha)가 비교적 평탄하게 유지된다. 예를 들어, 마그네트(135)가 축 방향으로 -6nm에서 6nm 사이의 범위을 이동하는 경우, 코일(133)에 유도되는 전압은 60 이상으로 유지됨을 알 수 있다. 즉, 하나의 스테이터(131)와 하나의 마그네트(135)만으로도 모터(130)를 구성할 수 있으므로, 모터(130)의 제조 비용을 감소시키고 제조 용이성을 향상시킬 수 있다. 또한, 모터(130)의 간소한 구성에 의해 피스톤(150)을 고속으로 왕복 운동시킬 수 있다.

앞에서 설명된 본 명세서의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 명세서의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.

예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

100: 압축기 101: 수용 공간
102: 흡입 공간 103: 압축 공간
104: 토출 공간 110: 케이싱
111: 쉘 112: 제1 쉘 커버
113: 제2 쉘 커버 114: 흡입관
115: 토출관 115a: 루프 파이프
117: 지지 스프링 117a: 지지 브라켓
117b: 제1 지지 가이드 117c: 지지 커버
117d: 제2 지지 가이드 117e: 제3 지지 가이드
118: 탄성 부재 120: 프레임
121: 바디부 122: 제1 플랜지부
130: 모터 131: 스테이터
131a: 코어 플레이트 131b: 요크
132: 티쓰부 132a: 제1 티쓰부
132b: 제2 티쓰부 133: 코일
133a: 제1 코일 133b: 제2 코일
135: 마그네트 140: 실린더
141: 제2 플랜지부 142: 가스 유입구
150: 피스톤 151: 헤드부
152: 가이드부 153: 제3 플랜지부
154: 흡입 포트 155: 흡입 밸브
170: 토출 밸브 조립체 171: 토출 밸브
172: 밸브 스프링 180: 토출 커버 조립체
181: 제1 토출 커버 182: 제2 토출 커버
183: 제3 토출 커버 200:연결 부재

Claims (20)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
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7. 삭제
8. 실린더;
   상기 실린더의 안에 배치되어 축 방향으로 왕복 운동하는 피스톤;
   요크와, 상기 요크의 내측면에서 내측으로 돌출되고 서로 마주보는 제1 및 제2 티쓰부를 포함하고, 상기 피스톤의 후방에 배치되는 하나의 스테이터;
   상기 제1 및 제2 티쓰부에 각각 권선되는 제1 및 제2 코일;
   상기 제1 및 제2 티쓰부 사이에 배치되고, 축 방향으로 왕복 운동하는 하나의 마그네트;
   일측이 상기 피스톤에 연결되고 타측이 상기 마그네트에 직접 연결되는 연결 부재;
   상기 실린더를 수용하는 케이싱; 및
   상기 마그네트의 후면과, 상기 케이싱의 내측면과 연결되는 탄성 부재를 포함하고,
   상기 스테이터는 축 방향으로 적층되는 복수의 코어 플레이트를 포함하고,
   상기 마그네트는 상기 제1 티쓰부와 마주보는 제1 면과, 상기 제2 티쓰부와 마주보는 제2 면을 포함하고,
   상기 제1 면의 상기 축 방향 일측과 상기 제2 면의 상기 축 방향 타측은 제1 극성을 가지고, 상기 제1 면의 타측과 상기 제2 면의 일측은 상기 제1 극성과 다른 제2 극성을 가지고,
   상기 마그네트의 상기 축 방향 길이는 상기 스테이터의 상기 축 방향 길이의 2배 이상이고,
   상기 제1 및 제2 티쓰부의 상기 축 방향에 수직인 제1 방향 길이는 상기 마그네트의 상기 제1 방향 길이와 대응되고,
   상기 피스톤은 상기 실린더의 안에 배치되는 가이드부와, 상기 가이드부의 전방에 배치되는 헤드부를 포함하고,
   상기 연결 부재는 일측이 상기 헤드부의 중앙 영역에 연결되고, 상기 연결 부재의 타측은 상기 마그네트의 전면에 연결되고,
   상기 스테이터는 상기 실린더의 후방에 배치되고 상기 실린더와 축 방향으로 이격되고,
   상기 제1 및 제2 티쓰부의 내측 영역은 상기 제1 및 제2 코일이 권선되는 영역보다 크게 형성되는 압축기.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 마그네트는 평판 형상으로 형성되는 압축기.
12. 삭제
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 서로 같은 방향으로 권선되는 압축기.
14. 제 8 항에 있어서,
    상기 요크는 상기 축 방향에 수직인 평면상에서 폐곡선 형상으로 형성되는 압축기.
15. 삭제
16. 제 8 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 탄성 재질로 형성되는 압축기.
17. 삭제
18. 삭제
19. 제 8 항에 있어서,
    상기 스테이터의 외측면은 상기 실린더의 외측면보다 외측의 배치되는 압축기.
20. 삭제

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