KR102653976B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 실린더에는, 실린더의 외주면에 함몰되어 형성되는 외부 그루브 및 상기 외부 그루브와 유동적으로 연결되며 상기 실린더의 내주면에 원주 방향으로 함몰되어 형성되는 내부 그루브가 포함된다. 그리고, 상기 내부 그루브는 상기 원주 방향으로 변화되는 단면적을 가지도록 구성될 수 있다.

Description

리니어 압축기 {Linear compressor}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 상기 가전제품 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 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor) 및 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.
최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
종래의 리니어 압축기와 관련하여, 본 출원인은 특허출원(이하, 선행문헌)을 실시하여 등록받은 바 있다.
[선행문헌]
1. 공개번호(공개일자) : 공개특허 10-2016-0000403 (2016년 1월 4일)
2. 발명의 명칭 : 리니어 압축기
본 발명은 리니어 압축기의 실린더와 피스톤 사이에 가스 베어링이 용이하게 작동하여, 피스톤과 실린더 사이의 마찰을 감소하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 실린더의 내주면에 내부 그루브를 형성하고, 상기 내부 그루브의 축방향 폭은 원주 방향으로 변화되도록 구성되어, 피스톤이 정위치로 복원될 수 있는 힘을 증가시킬 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 내부 그루브는 다수 개가 구비되어 축방향으로 이격하여 배열되며, 다수 개의 내부 그루브의 폭이 변화되는 방향은 서로 반대가 형성되어, 피스톤의 상사점 및 하사점 이동시 정위치로의 복원력이 증가될 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 실린더에는, 실린더의 외주면에 함몰되어 형성되는 외부 그루브 및 상기 외부 그루브와 유동적으로 연결되며 상기 실린더의 내주면에 원주 방향으로 함몰되어 형성되는 내부 그루브가 포함된다.
상기 내부 그루브는 상기 원주 방향으로 변화되는 단면적을 가지도록 구성될 수 있다.
상기 내부 그루브는, 원주 방향에 대하여, 상기 단면적이 제 1 설정각도만큼 증가한 후, 다시 제 2 설정각도만큼 감소하도록 구성될 수 있다.
상기 내부 그루브는, 원주 방향에 대하여, 상기 단면적이 제 1 설정각도만큼 감소한 후, 다시 제 2 설정각도만큼 증가하도록 구성될 수 있다.
상기 제 1 설정각도와, 상기 제 2 설정각도의 합은 360°를 형성할 수 있다.
상기 내부 그루브에는, 상기 전후 방향으로 이격하여 형성되는 제 1,2 내부그루브가 포함될 수 있다.
상기 제 1 내부그루브와 상기 제 2 내부그루브의 형상은 원주 방향을 기준으로 서로 반대되는 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 내부그루브는 원주 방향 중 제 1 방향을 기준으로 단면적이 증가한 후 다시 감소하도록 구성되며, 상기 제 2 내부그루브는 원주 방향 중 제 2 방향을 기준으로 단면적이 감소한 후 증가하도록 구성될 수 있다.
싱기 외부 그루브에서 함몰되며, 반경방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐이 더 포함되고, 상기 내부 그루브는 상기 실린더 노즐을 기준으로 전후방으로 대칭되는 형상을 가질 수 있다.
상기 내부그루브를 평면으로 전개하였을 때, 상기 내부그루브는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
상기 실린더 노즐을 지나는 연장선은 상기 내부 그루브를 2등분 하도록 구성될 수 있다.
상기 외부 그루브에서 함몰되며, 반경방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐이 더 포함되고, 상기 내부그루브는 상기 실린더 노즐을 기준으로 전후방으로 비대칭된 형상을 가질 수 있다.
상기 내부그루브에는, 상기 실린더 노즐의 출구부에서 후방으로 연장되는 제 1 연장형성부 및 전방으로 연장되는 제 2 연장형성부가 포함되고, 상기 제 1 연장형성부의 길이는 상기 제 2 연장형성부의 길이보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제 1 내부그루브의 제 1 부분의 폭(W3)은 원주 방향으로 이격된 제 2 부분의 폭(W4)보다 크게 형성될 수 있다.
상기 내부그루브를 평면으로 전개하였을 때, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 직사각형의 형상을 가질 수 있다.
상기 폭(W3)을 형성하는 제 1 부분의 중심각도는 10~180°를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 압축기의 실린더와 피스톤 사이에 가스 베어링이 용이하게 작동하여, 피스톤과 실린더 사이의 마찰을 감소할 수 있다.
특히, 실린더의 내주면에 내부 그루브를 형성하고, 상기 내부 그루브의 축방향 폭은 원주 방향으로 변화되도록 구성되어, 피스톤이 정위치로 복원될 수 있는 힘을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 내부 그루브는 다수 개가 구비되어 축방향으로 이격하여 배열되며, 다수 개의 내부 그루브의 폭이 변화되는 방향은 서로 반대가 형성되어, 피스톤의 상사점 및 하사점 이동시 정위치로의 복원력이 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤이 실린더의 내부에 삽입된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5a는 도 4의 5a-5a'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5b는 도 5의 5b-5b'를 따라 절개한 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 내부 그루브가 형성되지 않는 실린더 내에서 피스톤이 상사점에 위치할 때 기울어진 모습을 보여주는 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 내부 그루브가 형성되는 실린더 내에서 피스톤이 상사점에 위치할 때 정위치로 복원된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 내부 그루브가 형성되지 않는 실린더 내에서 피스톤이 하사점에 위치할 때 기울어진 모습을 보여주는 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 내부 그루브가 형성되는 실린더 내에서 피스톤이 하사점에 위치할 때 정위치로 복원된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤이 실린더의 내부에 삽입된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 압축공간을 형성하는 실린더(100) 및 상기 실린더(100)의 내부에서 축방향으로 왕복운동 하는 피스톤(150)이 포함된다.
상기 실린더(100)의 내부에는, 상기 피스톤(150)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤(150)의 전면부(152)에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(152a)이 형성되며, 상기 흡입공(152a)의 전방에는 상기 흡입공(152a)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(160)가 제공된다. 상기 흡입 밸브(160)의 대략 중심부에는, 체결부재(153)가 결합되는 밸브체결공(165)이 형성된다.
상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축공간(P)에서 배출된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위하여, 상기 압축공간(P)을 개방 또는 폐쇄하도록 움직이는 토출밸브(140)가 제공된다.
방향을 정의한다. "축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(150)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 2에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입밸브(160)에서 상기 토출밸브(140)를 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다.
상기 실린더(100)에는, 대략 원통 형상의 실린더 본체(110) 및 상기 실린더 본체(110)의 전방부로부터 반경방향 외측으로 연장되는 실린더 플랜지부(120)가 포함된다. 상기 실린더 플랜지부(120)는 프레임(미도시)에 결합될 수 있다.
상기 실린더 본체(110)에는, 상기 토출밸브(140)가 개방될 때 배출되는 압축 냉매 중 적어도 일부분이 유동하는 외부 그루브(130)가 형성된다. 상기 외부 그루브(130)는 상기 실린더 본체(110)의 원주 방향으로 함몰되도록 구성되며, 링 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 상기 외부 그루브(130)로 유동한 냉매는 상기 실린더 본체(110)의 내주면측으로 유입되어, 가스 베어링으로서 작용할 수 있다.
상기 외부 그루브(130)에는, 축 방향으로 이격하여 다수 개가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 외부 그루브(130)에는, 상기 실린더 본체(110)의 전방부에 형성되는 제 1 외부그루브(131) 및 상기 제 1 외부그루브(131)의 후측에 이격하여 형성되는 제 2 외부그루브(133)가 포함된다.
상기 외부 그루브(130)에는 필터부(145)가 설치될 수 있다. 상기 필터부(145)는 상기 제 1,2 그루브(131,133)에 각각 설치될 수 있다. 일례로, 상기 필터부(145)에는 실 필터가 포함되며, 상기 실 필터는 상기 제 1,2 그루브(131,133)에 다수 회 감겨지도록 설치될 수 있다.
상기 피스톤(130)에는, 대략 원통형상의 피스톤 본체(151) 및 상기 피스톤 본체(151)의 후방부로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지부(155)가 포함된다. 상기 피스톤 본체(151)는 상기 실린더 본체(110)의 내부에서 왕복 운동하며, 상기 피스톤 플랜지부(155)는 상기 실린더 본체(110)의 외측에서 왕복 운동할 수 있다.
상기 피스톤 플랜지부(155)에는, 소정의 체결부재가 결합되는 피스톤 체결공(157)이 포함된다. 상기 체결부재는 상기 피스톤 체결공(157)을 관통하여, 마그넷이 설치되는 프레임(미도시)에 결합될 수 있다.
상기 실린더 본체(110)에는, 상기 외부 그루브(130)에 함몰하여 형성되며 냉매를 상기 실린더 본체(110)의 내주면 측으로 유입시키는 실린더 노즐(135)이 포함된다. 즉, 상기 실린더 노즐(135)은 상기 외부 그루브(130)와 상기 실린더 본체(110)의 내주면(115)을 연결한다.
상기 실린더 노즐(135)은 원주 방향으로 이격하여 다수 개가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 실린더 노즐(135)에는, 제 1 노즐(135a), 제 2 노즐(135b) 및 제 3 노즐(135c)이 포함될 수 있다 (도 3 참조). 상기 제 1~3 노즐(135a,135b,135c)은 서로 동일한 구성을 가지며, 상기 필터부(145)를 통하여 이물이 필터링 된 냉매는 상기 제 1~3 노즐(135a,135b,135c)로 유입될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 5a는 도 4의 5a-5a'를 따라 절개한 단면도이고, 도 5b는 도 5의 5b-5b'를 따라 절개한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실린더(100)에는, 상기 실린더 본체(110)의 내주면(115)에 형성되는 내부 그루브(200)가 포함된다. 상기 내부 그루브(200)는 상기 내주면(115)에 함몰되어 형성되며 원주 방향으로 연장하도록 구성될 수 있다. 따라서, 상기 내부 그루브(200)는 링 형상을 가지도록 구성된다. 그리고, 상기 내부 그루브(200)는 상기 실린더 노즐(135)에 연통하도록 구성된다.
상기 실린더 노즐(135)에서 상기 내주면(115)측으로 유입된 냉매는 상기 내부 그루브(200)를 통하여 원주 방향으로 확산되며, 피스톤 본체(151)의 외주면에 작용한다. 이러한 고압 냉매의 힘에 의하여 상기 피스톤 본체(151)는 상기 실린더 본체(110)의 내주면(115)으로부터 부상할 수 있다 (가스 베어링).
상기 내부 그루브(200)의 단면적은 상기 실린더 노즐(135)의 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 상기 실린더 노즐(135)에서 배출되는 냉매는 상대적으로 단면적이 큰 내부 그루브(200)로 유동하면서, 압력 강하를 방지할 수 있다.
상세히, 상기 내부 그루브(200)에는, 상기 내주면(115)에서 반경방향으로 연장되는 제 1 연장부(210) 및 상기 제 1 연장부(210)에서 축 방향으로 연장되는 제 2 연장부(220)가 포함된다. 상기 제 2 연장부(220)는 상기 실린더 노즐(135)에 연결될 수 있다.
상기 내부 그루브(200)는, 원주 방향을 기준으로, 단면적이 변화하도록 구성될 수 있다. 일례로, 상기 내부 그루브(200)의 일 지점은 원주 방향에 대하여, 제 1 중심각도만큼 단면적이 증가한 후 다시 제 2 중심각도만큼 감소하도록 구성될 수 있다. 상기 제 1 중심각도와 상기 제 2 중심각도의 합은 360°를 형성한다.
달리 말하면, 상기 내부 그루브(200)의 타 지점은 원주 방향에 대하여, 제 1 중심각도만큼 단면적이 감소한 후 다시 제 2 중심각도만큼 증가하도록 구성될 수 있다.
따라서, 상대적으로 단면적이 큰 내부 그루브(200)의 일 영역에서 피스톤 본체(151)에 작용하는 냉매의 압력은, 상대적으로 단면적이 작은 내부 그루브(200)의 타 영역에서 피스톤 본체(151)에 작용하는 냉매의 압력보다 클 수 있다.
그리고, 상기 내부 그루브(200)는, 상기 실린더 노즐(135)을 기준으로 전후방으로 대칭된 형상을 가지도록 구성된다. 즉, 상기 실린더 노즐(135)을 지나는 반경방향의 연장선에 대하여, 상기 내부 그루브(200)는 전후방 대칭되며, 상기 연장선은 상기 내부 그루브(200)를 이등분 할 수 있다. 따라서, 상기 실린더 노즐(135)에서 배출된 냉매는 상기 내부 그루브(200)로 고르게 유동할 수 있다.
상기 내부 그루브(200)는 축 방향으로 이격되어 다수 개가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 내부 그루브(200)에는, 상기 실린더(100)의 전방부에 형성되는 제 1 내부그루브(200a) 및 상기 실린더(100)의 후방부에 형성되며 상기 제 1 내부그루브(200a)로부터 이격되는 제 2 내부그루브(200b)가 포함된다.
상기 제 1 내부그루브(200a)와 상기 제 2 내부그루브(200b)의 형상은 원주 방향을 기준으로 서로 반대되는 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
일례로, 상기 제 1 내부그루브(200a)는 원주 방향 중 제 1 방향(실린더의 후방부에서 바라보았을 때 시계방향)을 기준으로 단면적이 제 1 중심각도만큼 증가한 후 다시 제 2 중심각도만큼 감소하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 내부그루브(200b)는 원주 방향 중 제 2 방향(실린더의 후방부에서 바라보았을 때 반시계 방향)을 기준으로 단면적이 제 1 중심각도만큼 감소한 후 다시 제 2 중심각도만큼 증가하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제 1,2 중심각도의 합은 360°일 수 있다.
원주 방향으로 연장된 제 1 내부그루브(200a)를 평면으로 전개하였을 때, 상기 제 1 내부그루브(200a)는 전체적으로 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 상기 사다리꼴 형상의 하나의 변은 반경방향의 제 1 연장선(ℓ1)을 기준으로 제 1 각도(θ1)만큼 경사지게 형성된다.
마찬가지로, 제 2 내부그루브(200b)를 전개하였을 때, 기 제 1 내부그루브(200a)는 전체적으로 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 상기 사다리꼴 형상의 하나의 변은 반경방향의 제 2 연장선(ℓ2)을 기준으로 제 2 각도(θ2)만큼 경사지게 형성된다. 상기 제 1 각도(θ1)와 상기 제 2 각도(θ2)는 동일한 값을 가질 수 있다.
상기 제 1 내부그루브(200a) 중 상기 제 1 노즐(135a)과 연결되는 부분의 축방향 폭(W1)보다, 상기 제 2 노즐(135b)과 연결되는 부분의 축방향 폭(W2)은 더 크게 형성될 수 있다.
상세히, 도 5a를 참조하면, 상기 제 1 내부그루브(200a) 중 상기 제 1 노즐(135a)과 연결되는 부분(P1)의 축방향 폭은 상대적으로 작게 형성되며 상기 제 2 노즐(135b)과 연결되는 부분(P2)을 향하여 원주 방향으로 점점 커지도록 구성될 수 있다.
반면에, 상기 제 2 내부그루브(200b) 중 상기 제 1 노즐(135a)과 연결되는 부분의 축방향 폭(W1')은 상기 제 2 노즐(135b)과 연결되는 부분의 축방향 폭(W2')보다 더 크게 형성될 수 있다.
상세히, 도 5b를 참조하면, 상기 제 2 내부그루브(200b) 중 상기 제 2 노즐(135b)과 연결되는 부분(P1')의 축방향 폭은 상대적으로 작게 형성되며 상기 제 1 노즐(135a)과 연결되는 부분(P2')을 향하여 원주 방향으로 점점 커지도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1,2 내부그루브(200a,200b)는 원주 방향으로 단면적이 변화하도록 구성되며, 상기 제 1,2 내부그루브(200a,200b)의 단면적이 변화하는 방향은 서로 반대되도록 구성될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 내부 그루브가 형성되지 않는 실린더 내에서 피스톤이 상사점에 위치할 때 기울어진 모습을 보여주는 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 내부 그루브가 형성되는 실린더 내에서 피스톤이 상사점에 위치할 때 정위치로 복원된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 6a를 참조하면, 피스톤(P)이 실린더(C)에서 축방향으로 왕복운동 하는 과정에서 상사점에 위치할 때, 피스톤(P)의 후방부는 자중에 의하여 하방으로 내려오는 움직임을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 피스톤(P)의 전방부는 접촉영역(Ac1)에서 실린더의 내주면에 접촉하는 현상이 발생할 수 있다.
그러나, 도 6b에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 내부그루브(200a,200b)의 단면적이 원주 방향으로 변화하도록 구성되고, 상기 제 1,2 내부그루브(200a,200b)의 단면적이 변화하는 방향이 서로 반대되도록 구성됨으로써, 피스톤(150)의 전방 상부 및 후방 하부에는 냉매의 압력이 상대적으로 크게 작용하고, 이에 따라 피스톤(150)이 정위치로 복원하려는 복원모멘트가 증가할 수 있다. 따라서, 피스톤(150)이 실린더(100)에 접촉하려는 현상을 방지할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 내부 그루브가 형성되지 않는 실린더 내에서 피스톤이 하사점에 위치할 때 기울어진 모습을 보여주는 단면도이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 내부 그루브가 형성되는 실린더 내에서 피스톤이 하사점에 위치할 때 정위치로 복원된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 7a를 참조하면, 피스톤(P)이 실린더(C)에서 축방향으로 왕복운동 하는 과정에서 하사점에 위치할 때, 피스톤(P)의 후방부는 자중에 의하여 하방으로 내려오는 움직임을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 피스톤(P)의 후방부는 접촉영역(Ac2)에서 실린더의 내주면에 접촉하는 현상이 발생할 수 있다.
그러나, 도 7b에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 1,2 내부그루브(200a,200b)의 단면적이 원주 방향으로 변화하도록 구성되고, 상기 제 1,2 내부그루브(200a,200b)의 단면적이 변화하는 방향이 서로 반대되도록 구성됨으로써, 피스톤(150)의 전방 상부 및 후방 하부에는 냉매의 압력이 상대적으로 크게 작용하고, 이에 따라 피스톤(150)이 정위치로 복원하려는 복원모멘트가 증가할 수 있다. 따라서, 피스톤(150)이 실린더(100)에 접촉하려는 현상을 방지할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예 내지 제 6 실시예에 대하여 설명한다. 이들 실시예들은 제 1 실시예와 비교할 때, 내부 그루브의 형상에 있어서 차이가 있으며 그 외의 부분에 대하여는 제 1 실시예와 동일하다. 따라서, 실시예들간에 동일한 부분에 대하여는, 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실린더(100a)에는, 축 방향으로 이격되며 내주면(115)으로부터 함몰되는 제 1 내부그루브(200a) 및 제 2 내부그루브(200b)가 포함된다.
상기 제 2 내부그루브(200b)의 형상은 제 1 실시예와 동일하므로, 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
원주 방향으로 연장된 제 1 내부그루브(200a)를 전개하였을 때, 상기 제 1 내부그루브(200a)는 전체적으로 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 상기 사다리꼴 형상의 하나의 변은 반경방향의 연장선(ℓ3)을 기준으로 소정 각도(θ1)만큼 경사지게 형성된다.
그리고, 상기 제 1 내부그루브(200a)는, 상기 실린더 노즐(135)을 기준으로 전후방으로 비대칭된 형상을 가지도록 구성된다. 즉, 상기 실린더 노즐(135)을 지나는 반경방향의 연장선에 대하여, 상기 내부 그루브(200)는 전후방 대칭되며, 상기 연장선은 상기 내부 그루브(200)를 서로 다른 크기로 이분 할 수 있다.
상세히, 상기 제 1 내부그루브(200a)에는, 상기 실린더 노즐(135)의 출구부에서 후방으로 연장되는 제 1 연장형성부(221) 및 전방으로 연장되는 제 2 연장형성부(225)가 포함된다. 상기 제 1 연장형성부(221)의 길이는 상기 제 2 연장형성부(225)의 길이보다 크게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 실린더 노즐(135)에서 배출된 냉매는 상기 제 1 내부그루브(200a)의 후방측으로 다소 많이 유동할 수 있으며, 이에 따라 냉매가 실린더(100)의 압축공간(P)측으로 유동하여 새어 버리는 현상을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 실린더(100b)에는, 축방향으로 이격하여 형성되는 제 1 내부그루브(200a) 및 제 2 내부그루브(200b)가 포함된다. 상기 제 1 내부그루브(200a)에 관한 설명은 제 2 실시예의 설명을 원용한다.
상기 제 2 내부그루브(200b)의 형상은 원주방향을 기준으로 상기 제 1 내부그루브(200a)에 대하여 서로 반대되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 내부그루브(200b)의 단면적이 원주 방향으로 변화하는 방향은, 상기 제 1 내부그루브(200a)의 단면적이 원주 방향으로 변화하는 방향에 대하여 반대 방향을 이룰 수 있다.
상세히, 상기 제 2 내부그루브(200b)에는, 상기 실린더 노즐(135)의 출구부에서 전방으로 연장되는 제 1 연장형성부(221a) 및 후방으로 연장되는 제 2 연장형성부(225a)가 포함된다. 상기 제 1 연장형성부(221a)의 길이는 상기 제 2 연장형성부(225a)의 길이보다 크게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 실린더 노즐(135)에서 배출된 냉매는 상기 제 2 내부그루브(200a)의 전방측으로 다소 많이 유동할 수 있으며, 이에 따라 냉매가 실린더(100)의 후방으로 유동하여 새어 버리는 현상을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 실린더(100c)에는, 축방향으로 이격하여 형성되는 제 1 내부그루브(200a) 및 제 2 내부그루브(200b)가 포함된다.
상기 제 1 내부그루브(200a)의 제 1 부분(230)의 폭(W3)은 원주 방향으로 이격된 제 2 부분(235)의 폭(W4)보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 내부그루브(200a)를 전개하였을 때, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 직사각형의 형상을 가질 수 있다.
상기 폭(W3)을 형성하는 제 1 부분의 중심각도는 10~180°를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 폭(W4)을 형성하는 제 2 부분의 중심각도는 180~350°를 형성할 수 있다. 상기 제 1 부분의 중심각도와 상기 제 2 부분의 중심각도의 합은 360°를 형성할 수 있다.
마찬가지로, 상기 제 2 내부그루브(200a)의 제 1 부분의 폭(W3')은 원주 방향으로 이격된 제 2 부분의 폭(W4')보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 내부그루브(200b)를 전개하였을 때, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 직사각형의 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기 제 2 내부그루브(200b)의 형상은 원주방향을 기준으로 상기 제 1 내부그루브(200a)에 대하여 서로 반대되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 내부그루브(200b)의 단면적이 원주 방향으로 변화하는 방향은, 상기 제 1 내부그루브(200a)의 단면적이 원주 방향으로 변화하는 방향에 대하여 반대 방향을 이룰 수 있다
이러한 구성에 의하면, 도 6a 및 도 6b에서 설명한 바와 같이, 피스톤(150)이 상사점에 위치할 때, 상기 피스톤(150)의 상부에 대응하는, 상기 제 1 내부그루브(200a)의 일 부분에서 상대적으로 많은 냉매가 유동하여 피스톤(150)의 복원 모멘트를 증가시킬 수 있다.
또한, 도 7a 및 도 7b에서 설명한 바와 같이, 피스톤(150)이 하사점에 위치할 때, 상기 피스톤(150)의 하부에 대응하는, 상기 제 2 내부그루브(200a)의 일 부분에서 상대적으로 많은 냉매가 유동하여 피스톤(150)의 복원 모멘트를 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 실린더(100d)에는, 축방향으로 이격하여 형성되는 제 1 내부그루브(200a) 및 제 2 내부그루브(200b)가 포함된다.
상기 제 2 내부그루브(200b)의 구성은 제 4 실시예의 제 2 내부그루브(200b)의 구성과 동일하므로, 제 4 실시예의 설명을 원용한다.
상기 제 1 내부그루브(200a)의 제 1 부분(230a)의 폭(W5)은 원주 방향으로 이격된 제 2 부분(235a)의 폭(W6)보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 실린더 노즐(135)을 지나는 반경방향의 연장선을 기준으로, 상기 제 1 내부그루브(200a)의 제 1 부분은 전후방으로 비대칭하게 형성된다.
특히, 상기 제 1 내부그루브(200a)의 제 1 부분은 상기 실린더 노즐(135)의 출구부에서 후방으로 더 많이 연장하도록 구성되며, 이에 따라 냉매가 실린더(100)의 압축공간(P)측으로 유동하여 새어 버리는 현상을 방지할 수 있다 (도 8에 관한 설명 참조).
도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 실린더의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 실린더(100e)에는, 축방향으로 이격하여 형성되는 제 1 내부그루브(200a) 및 제 2 내부그루브(200b)가 포함된다.
상기 제 1 내부그루브(200a)의 구성은 제 5 실시예의 제 1 내부그루브(200a)의 구성과 동일하므로, 제 5 실시예의 설명을 원용한다.
상기 제 2 내부그루브(200b)의 형상은 원주방향을 기준으로 상기 제 1 내부그루브(200a)에 대하여 서로 반대되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 내부그루브(200b)의 단면적이 원주 방향으로 변화하는 방향은, 상기 제 1 내부그루브(200a)의 단면적이 원주 방향으로 변화하는 방향에 대하여 반대 방향을 이룰 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 피스톤(150)이 상사점의 위치에 있을 때 실린더 노즐(135)에서 배출된 냉매가 실린더(100)의 압축공간(P)측으로 새어버리는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(150)이 하사점의 위치에 있을 때 실린더 노즐(135)에서 배출된 냉매가 실린더(100)의 후측으로 새어버리는 현상을 방지할 수 있다.
100 : 실린더 110 : 실린더 본체
115 : 내주면 130 : 외부 그루브
135 : 실린더 노즐 140 : 토출 밸브
145 : 필터부 150 : 피스톤
200 : 내부 그루브 200a : 제 1 내부그루브
200b : 제 2 내부그루브

Claims (15)

  1. 압축공간을 형성하는 실린더; 및
    상기 실린더의 내부에 삽입되어, 전후 방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 포함되며,
    상기 실린더에는,
    상기 실린더의 외주면에 함몰되어 형성되며, 상기 압축공간에서 압축된 냉매 중 일부의 냉매가 유동하는 외부 그루브; 및
    상기 외부 그루브와 유동적으로 연결되며, 상기 실린더의 내주면에 원주 방향으로 함몰되어 형성되는 내부 그루브가 포함되며,
    상기 내부 그루브는 상기 원주 방향으로 변화되는 단면적을 가지도록 구성되고,
    상기 내부 그루브는, 원주 방향에 대하여, 상기 단면적이 제 1 설정각도만큼 감소한 후, 다시 제 2 설정각도만큼 증가하도록 구성되는 리니어 압축기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 설정각도와, 상기 제 2 설정각도의 합은 360°를 형성하는 리니어 압축기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 그루브에는,
    상기 전후 방향으로 이격하여 형성되는 제 1,2 내부그루브가 포함되는 리니어 압축기.
  6. 압축공간을 형성하는 실린더; 및
    상기 실린더의 내부에 삽입되어, 전후 방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 포함되며,
    상기 실린더에는,
    상기 실린더의 외주면에 함몰되어 형성되며, 상기 압축공간에서 압축된 냉매 중 일부의 냉매가 유동하는 외부 그루브; 및
    상기 외부 그루브와 유동적으로 연결되며, 상기 실린더의 내주면에 원주 방향으로 함몰되어 형성되는 내부 그루브가 포함되며,
    상기 내부 그루브는 상기 원주 방향으로 변화되는 단면적을 가지도록 구성되고,
    상기 내부 그루브에는, 상기 전후 방향으로 이격하여 형성되는 제 1 내부그루브 및 제 2 내부그루브가 포함되고,
    상기 제 1 내부그루브와 상기 제 2 내부그루브의 형상은 원주 방향을 기준으로 서로 반대되는 형상을 가지도록 구성되는 리니어 압축기.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 내부그루브는 원주 방향 중 제 1 방향을 기준으로 단면적이 증가한 후 다시 감소하도록 구성되며,
    상기 제 2 내부그루브는 원주 방향 중 제 2 방향을 기준으로 단면적이 감소한 후 증가하도록 구성되는 리니어 압축기.
  8. 제 1항에 있어서,
    싱기 외부 그루브에서 함몰되며, 반경방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐이 더 포함되고,
    상기 내부 그루브는 상기 실린더 노즐을 기준으로 전후방으로 대칭되는 형상을 가지는 리니어 압축기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 내부그루브를 평면으로 전개하였을 때, 상기 내부그루브는 사다리꼴 형상을 가지는 리니어 압축기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 실린더 노즐을 지나는 연장선은 상기 내부 그루브를 2등분 하도록 구성되는 리니어 압축기.
  11. 압축공간을 형성하는 실린더; 및
    상기 실린더의 내부에 삽입되어, 전후 방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 포함되며,
    상기 실린더에는,
    상기 실린더의 외주면에 함몰되어 형성되며, 상기 압축공간에서 압축된 냉매 중 일부의 냉매가 유동하는 외부 그루브; 및
    상기 외부 그루브와 유동적으로 연결되며, 상기 실린더의 내주면에 원주 방향으로 함몰되어 형성되는 내부 그루브가 포함되며,
    상기 내부 그루브는 상기 원주 방향으로 변화되는 단면적을 가지도록 구성되고,
    상기 외부 그루브에서 함몰되며, 반경방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐이 더 포함되고,
    상기 내부그루브는, 상기 실린더 노즐을 기준으로 전후방으로 비대칭된 형상을 가지도록 구성되는 리니어 압축기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 내부그루브에는, 상기 실린더 노즐의 출구부에서 후방으로 연장되는 제 1 연장형성부 및 전방으로 연장되는 제 2 연장형성부가 포함되고,
    상기 제 1 연장형성부의 길이는 상기 제 2 연장형성부의 길이보다 크게 형성되는 리니어 압축기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 내부그루브의 제 1 부분의 폭(W3)은 원주 방향으로 이격된 제 2 부분의 폭(W4)보다 크게 형성되는 리니어 압축기.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 내부그루브를 평면으로 전개하였을 때, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분은 직사각형의 형상을 가지는 리니어 압축기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 폭(W3)을 형성하는 제 1 부분의 중심각도는 10~180°를 형성하는 리니어 압축기.
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