KR20160011009A - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
일 측면에 따른 리니어 압축기는, 흡입부가 제공되는 쉘; 상기 쉘의 내부에 구비되며, 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 외측에 결합되는 프레임; 상기 실린더의 내부에서 축 방향으로 왕복 운동하게 제공되는 피스톤; 상기 프레임에 결합되는 스테이터 커버; 상기 프레임과 상기 스테이터 커버 사이에 배치되며, 상기 피스톤에 동력을 제공하는 리니어 모터를 포함하고, 상기 스테이터 커버는, 바디와, 상기 바디에서 상기 프레임을 향하여 연장되며, 상기 프레임에 결합되는 하나 이상의 프레임 결합부를 포함한다.

Description

리니어 압축기{Linear compressor}
본 명세서는 리니어 압축기에 관한 것이다.
냉각 시스템이란, 냉매를 순환하여 냉기를 발생시키는 시스템으로서, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 반복하여 수행한다. 이를 위하여, 상기 냉각 시스템에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함된다. 그리고, 상기 냉각 시스템은, 가전제품으로서 냉장고 또는 에어컨에 설치될 수 있다.
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.
보통, 리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 구성된다.
상기 리니어 모터는 이너 스테이터 및 아우터 스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 구성되며, 영구자석은 영구자석과 이너(또는 아우터) 스테이터 간의 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하도록 구동된다. 그리고, 상기 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라, 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.
선행문헌인 한국공개특허공보 10-2006-0119296호(공개일 2006.11.24.)에는 리니어 압축기가 개시된다.
선행문헌의 리니어 압축기는, 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 일측에 배치되는 리니어 모터와, 상기 리니어 모터를 매개로 상기 실린더 블록에 볼트에 의해서 체결되는 코어 커버를 포함한다. 그리고, 상기 코어 커버에는 피스톤이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 스프링이 지지될 수 있다.
그런데, 종래의 리니어 압축기에 의하면, 볼트가 코어 커버 측에서 실린더 블록을 향하여 코어 커버를 관통하고, 너트가 코어 커버 측에서 볼트에 체결되므로, 너트가 볼트에 체결되는 과정에서 코어 커버가 변형되는 문제가 발생한다.
이와 같이 코어 커버가 변형되는 경우, 코어 커버의 변형에 의해서 주변의 다른 구조물과 간섭되는 문제가 발생하거나, 스프링이 코어 커버에 정확하게 지지되지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 스테이터 커버와 프레임의 체결 과정에서 스테이터 커버의 변형이 방지되는 리니어 압축기를 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 리니어 압축기는, 흡입부가 제공되는 쉘; 상기 쉘의 내부에 구비되며, 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 외측에 결합되는 프레임; 상기 실린더의 내부에서 축 방향으로 왕복 운동하게 제공되는 피스톤; 상기 프레임에 결합되는 스테이터 커버; 및 상기 프레임과 상기 스테이터 커버 사이에 배치되며, 상기 피스톤에 동력을 제공하는 리니어 모터를 포함하고, 상기 스테이터 커버는, 바디와, 상기 바디에서 상기 프레임을 향하여 연장되며, 상기 프레임에 결합되는 하나 이상의 프레임 결합부를 포함한다.
또한, 상기 리니어 모터는, 코일이 권선되는 보빈과, 상기 보빈을 감싸며, 원주 방향으로 이격되는 다수의 스테이터 코어 블록 유닛을 포함하고, 상기 하나 이상의 프레임 결합부는 인접하는 두 스테이터 코어 블록 유닛 사이 공간에 위치될 수 있다.
또한, 상기 스테이터 커버는, 상기 바디의 원주 방향으로 이격되는 다수의 프레임 결합부를 포함할 수 있다.
또한, 인접하는 두 프레임 결합부 사이에 적어도 2개 이상의 스테이터 코어 블록 유닛이 위치될 수 있다.
또한, 상기 프레임은 체결부재가 체결되기 위한 체결홀을 포함하고, 상기 프레임 결합부는 상기 체결부재가 체결되기 위한 체결홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 체결부재는 상기 프레임 측에서 상기 프레임 체결부를 향하여 상기 체결홀 및 상기 체결홈에 체결될 수 있다.
또한, 상기 스테이터 커버에 결합되는 백 커버를 더 포함하고, 상기 스테이터 커버는, 상기 바디에서 상기 프레임 결합부와 반대 방향으로 연장되며 상기 백 커버와 체결되는 백 커버 결합부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스테이터 커버는, 상기 바디의 원주 방향으로 이격되는 다수의 백 커버 체결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 백 커버는, 상기 백 커버 결합부에 체결되기 위한 체결 플랜지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 체결 플랜지는 상기 체결부재가 체결되기 위한 체결홀을 포함하고, 상기 백 커버 체결부는 체결부재가 체결되기 위한 체결홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 체결부재는 상기 체결 플랜지 측에서 상기 백 커버 체결부를 향하여 상기 체결홀 및 상기 체결홈에 체결될 수 있다.
또한, 상기 백 커버 결합부에는, 상기 백 커버와 상기 스테이터 커버의 조립 시 상기 체결홀과 상기 체결홈의 정렬을 위한 가이드 핀이 삽입되기 위한 다수의 가이드 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 다수의 가이드 홈 사이에 상기 체결홈이 위치될 수 있다.
또한, 상기 스테이터 커버는 상기 바디와 상기 백 커버 체결부를 연결하는 보강 리브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스테이터 커버와 상기 백 커버 사이에 배치되며, 상기 피스톤이 공진 운동할 수 있도록 하기 위한 다수의 스프링을 더 포함하고, 상기 바디는 상기 다수의 스프링 중 하나 이상에 결합되는 스프링 결합돌기를 더 포함할 수 있다.
제안되는 발명에 의하면, 스테이터 커버의 바디에서 연장된 프레임 결합부에 프레임을 관통한 체결부재가 체결됨에 따라서, 상기 프레임 결합부가 체결부재의 체결력을 흡수하게 된다.
따라서, 상기 체결부재의 체결과정에서 상기 프레임 결합부가 변형된다고 하더라도 상기 프레임 결합부가 체결력을 흡수하므로, 상기 바디가 변형되는 것이 방지될 수 있다.
상기 바디의 변형이 방지됨에 따라 상기 바디가 주변 구성과 간섭되는 것이 방지될 수 있고, 피스톤 공진 운동을 위한 스프링이 정위치에서 상기 바디에 지지될 수 있게 된다.
또한, 인접하는 두 프레임 결합부 사이에 2개 이상의 스테이터 코어 블록 유닛이 위치되므로, 적은 수의 프레임 결합부에 의해서 스테이터 커버가 상기 프레임에 결합될 수 있으므로, 스테이터 커버의 구조가 간단해지고, 스테이터 커버에 체결되는 체결부재의 개수가 줄어들어, 체결부재를 체결하기 위한 횟수가 줄어드는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실린더와 프레임을 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임에 스테이터 커버가 결합된 모습을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백 커버가 스테이터 커버에 결합된 모습을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 모터의 제1스테이터의 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 커버의 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 커버의 프레임 결합부의 배치를 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기(100)는, 대략 원통 형상의 쉘(101)과, 상기 쉘(101)의 일측에 결합되는 제 1 커버(102) 및 타측에 결합되는 제 2 커버(103)를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 리니어 압축기(100)는 가로 방향으로 누워진 상태에서 제품에 설치될 수 있으며, 상기 제 1 커버(102)는 상기 쉘(101)의 우측에, 상기 제 2 커버(103)는 상기 쉘(101)의 좌측에 위치될 수 있다.
넓은 의미에서, 상기 제 1 커버(102)와 제 2 커버(103)는 상기 쉘(101)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.
상기 리니어 압축기(100)는, 상기 쉘(101)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 리니어 모터(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 리니어 모터(200)가 구동하면, 상기 피스톤(130)은 고속으로 왕복 운동할 수 있다. 본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)의 운전 주파수는 대략 100Hz를 형성한다.
상세히, 상기 리니어 압축기(100)는, 냉매가 유입되는 흡입부(104) 및 상기 실린더(120)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(105)를 더 포함할 수 있다.
상기 흡입부(104)는 상기 제 1 커버(102)에 결합되고, 상기 토출부(105)는 상기 제 2 커버(103)에 결합될 수 있다.
상기 흡입부(104)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(150)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 냉매가 상기 흡입 머플러(150)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다. 상기 흡입 머플러(150)는, 제 1 머플러(151)와, 상기 제 1 머플러(151)와 결합되는 제 2 머플러(153)를 포함할 수 있다. 상기 흡입 머플러(150)의 적어도 일부분은 상기 피스톤(130)의 내부에 위치될 수 있다.
상기 피스톤(130)은, 대략 원통 형상의 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지부(132)를 포함할 수 있다.
상기 피스톤 본체(131)는 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 운동하며, 상기 피스톤 플랜지부(132)는 상기 실린더(120)의 외측에서 왕복 운동할 수 있다.
상기 피스톤(130)은 비자성체인 알루미늄 소재(알루미늄 또는 알루미늄 합금)로 구성될 수 있다. 상기 피스톤(130)이 알루미늄 소재로 구성됨으로써, 상기 리니어 모터(200)에서 발생된 자속이 상기 피스톤(130)에 전달되어 상기 피스톤(130)의 외부로 누설되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(130)은, 제한적이지는 않으나, 단조 방법에 의하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 실린더(120)는 비자성체인 알루미늄 소재(알루미늄 또는 알루미늄 합금)로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 실린더(120)와 피스톤(130)의 소재 구성비, 즉 종류 및 성분비는 동일할 수 있다.
상기 실린더(120)가 알루미늄 소재로 구성됨으로써, 상기 리니어 모터(200)에서 발생된 자속이 상기 실린더(120)에 전달되어 상기 실린더(120)의 외부로 누설되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 실린더(120)는, 제한적이지는 않으나, 압출봉 가공방법에 의하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 피스톤(130)과 실린더(120)가 동일한 소재(알루미늄)로 구성됨으로써 열팽창 계수가 서로 같게 된다. 리니어 압축기(100)의 운전 동안, 상기 쉘(100) 내부는 고온(약 100℃)의 환경이 조성되는데, 상기 피스톤(130)과 실린더(120)의 열팽창 계수가 동일하므로, 상기 피스톤(130)과 실린더(120)는 동일한 양만큼 열변형 될 수 있다.
결국, 피스톤(130)과 실린더(120)가 서로 다른 크기 또는 방향으로 열변형 됨으로써, 피스톤과(130)의 운동간에 상기 실린더(120)와 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 실린더(120)는, 상기 흡입 머플러(150)의 적어도 일부분과, 상기 피스톤(130)의 적어도 일부분을 수용할 수 있다.
상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(130)의 전방부에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(133)이 형성되며, 상기 흡입공(133)의 전방에는 상기 흡입공(133)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공된다. 상기 흡입 밸브(135)의 대략 중심부에는, 소정의 체결부재가 결합되는 체결홀이 형성될 수 있다.
상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간 또는 토출 유로를 형성하는 토출 커버(160) 및 상기 토출 커버(160)에 결합되며 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(161, 162, 163)가 제공될 수 있다.
상기 토출밸브 어셈블리(161, 162, 163)는, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 커버(160)의 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(161)와, 상기 토출 밸브(161)와 토출 커버(160)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(162) 및 상기 밸브 스프링(162)의 변형량을 제한하는 스토퍼(163)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 압축 공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간이다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축 공간(P)의 일측에 배치되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축 공간(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대측에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 실린더(120)의 전단부에 움직임 가능하게 배치될 수 있다.
그리고, 상기 "축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향 또는 "영구자석"이 왕복 운동하는 방향으로 이해될 수 있다.
그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입부(104)로부터 상기 토출부(105)를 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다.
반면에, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로 이해될 수 있다.
상기 스토퍼(163)는 상기 토출 커버(160)에 안착되고, 상기 밸브 스프링(162)은 상기 스토퍼(163)의 후방에 안착될 수 있다. 그리고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 밸브 스프링(162)에 결합되며, 상기 토출 밸브(161)의 후방부 또는 후면은 상기 실린더(120)의 전면에 지지되도록 위치된다.
상기 밸브 스프링(162)는, 일 예로 판 스프링(plate spring)을 포함될 수 있다.
상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.
한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(162)이 변형하여 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출 커버(160)의 토출공간으로 배출된다.
그리고, 상기 토출 커버(160)의 토출 공간을 유동하는 냉매는 루프 파이프(165)로 유입된다. 상기 루프 파이프(165)는 상기 토출 커버(160)에 결합되어 상기 토출부(105)로 연장되며, 상기 토출 공간의 압축 냉매를 상기 토출부(105)로 가이드 한다. 일 예로, 상기 루프 파이프(178)는 소정 방향으로 감겨진 형상을 가지고 라운드지게 연장되며, 상기 토출부(105)에 결합된다.
상기 리니어 압축기(100)는, 상기 실린더(120)의 외측에 결합되는 프레임(110)을 더 포함할 수 있다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서, 별도의 체결부재에 의하여 상기 실린더(120)에 체결될 수 있다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다. 즉, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 수용될 수 있다. 그리고, 상기 토출 커버(160)는 상기 프레임(110)의 전면에 결합될 수 있다.
한편, 개방된 토출 밸브(161)를 통하여 배출된 고압의 가스 냉매 중 적어도 일부의 가스 냉매는 상기 실린더(120)와 프레임(110)이 결합된 부분의 공간을 통하여 상기 실린더(120)의 외주면 측으로 유동될 수 있다.
그리고, 냉매는 상기 실린더(120)에 형성된 유입부(123)를 통하여 상기 실린더(120)의 내부로 유입된다. 유입된 냉매는 상기 피스톤(130)과 실린더(120) 사이의 공간으로 유동되어 상기 피스톤(130)의 외주면이 상기 실린더(120)의 내주면으로부터 이격되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 유입된 냉매는 상기 피스톤(130)의 왕복 운동간 실린더(120)와의 마찰을 감소시키는 "가스 베어링"으로서 기능할 수 있다.
상기 리니어 모터(200)는, 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 제1스테이터(stator: 210)와, 상기 제1스테이터(210)와 이격되어 배치되는 제2스테이터(250)와, 상기 제1스테이터(210)와 상기 제2스테이터(250)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(260)을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 상기 제1스테이터(210)와 상기 제2스테이터(250) 중 어느 하나는 아우터 스테이터(outer stator)고, 다른 하나는 인너 스테이터(inner stator)일 수 있다.
도 1에는 일 예로 제1스테이터(210)가 아우터 스테이터이고, 제2스테이터(250)가 인너 스테이터인 것이 도시된다.
상기 영구자석(260)은, 상기 제1스테이터(210) 및 제2스테이터(250)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(260)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 자석으로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(260)은 상기 제2스테이터(250)의 외측에 다수 개가 제공될 수 있다.
상기 영구자석(260)은 연결부재(138)에 의하여 상기 피스톤(130)에 결합될 수 있다. 상세히, 상기 연결부재(138)는 상기 피스톤 플랜지부(132)에 결합되어 상기 영구자석(260)을 향하여 절곡하여 연장될 수 있다. 상기 영구자석(260)이 왕복 운동함에 따라, 상기 피스톤(130)은 상기 연결부재(138)에 의하여, 상기 영구자석(260)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
그리고, 상기 리니어 모터(200)는, 상기 영구자석(260)을 상기 연결부재(138)에 고정하기 위한 고정부재(262)를 더 포함할 수 있다. 상기 고정부재(262)는, 유리 섬유 또는 탄소 섬유와 수지(resin)가 혼합되어 구성될 수 있다. 상기 고정부재(262)는 상기 영구자석(260)의 내측 및 외측을 감싸도록 제공되어, 상기 영구자석(260)과 상기 연결부재(138)의 결합 상태를 견고하게 유지시킬 수 있다.
상기 제1스테이터(210)는, 코일 권선체(240, 242)와, 상기 코일 권선체(240, 242)의 원주 방향으로 일정 간격으로 설치되는 다수의 스테이터 코어 블록 유닛을 포함할 수 있다.
상기 다수의 스테이터 코어 블록 유닛 각각은, 다수의 코어 블록을 포함할 수 있다. 다수의 코어 블록 각각은 다수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성되며, 상기 코일 권선체(240, 242)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 코일 권선체(240, 242)는, 보빈(240) 및 상기 보빈(240)의 원주 방향으로 권선된 코일(242)을 포함할 수 있다. 상기 코일(242)의 단면은 다각형 형상을 가질 수 있으며, 일 예로 육각형의 형상을 가질 수 있다.
한편, 상기 리니어 압축기(100)는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(300) 및 상기 서포터(300)의 일측에 이격되어 배치되며 상기 서포터(300)에 결합되는 백 커버(280)를 더 포함할 수 있다.
상기 서포터(300)는 소정의 체결부재에 의하여, 상기 피스톤 플랜지부(132) 및 상기 연결부재(138)에 결합될 수 있다.
상기 백 커버(280)의 전방에는, 흡입 가이드부(155)가 결합된다. 상기 흡입 가이드부(155)는 상기 흡입부(104)를 통하여 흡입된 냉매가 상기 흡입 머플러(150)에 유입되도록 안내한다.
상기 리니어 압축기(100)는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 다수의 스프링(330, 332)을 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 스프링(330, 332)은, 상기 서포터(300)와 스테이터 커버(270)의 사이에 지지되는 제 1 스프링(330) 및 상기 서포터(300)와 백 커버(280)의 사이에 지지되는 제 2 스프링(332)을 포함할 수 있다.
상기 리니어 압축기(100)는, 상기 쉘(101)의 양측에 제공되어 상기 압축기(100)의 내부 부품이 상기 쉘(101)에 지지되도록 하는 판 스프링(172, 174)을 더 포함할 수 있다.
상기 판 스프링(172, 174)은, 상기 제 1 커버(102)에 결합되는 제 1 판 스프링(172) 및 상기 제 2 커버(103)에 결합되는 제 2 판 스프링(174)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 제 1 판 스프링(172)은 상기 쉘(101)과 제 1 커버(102)가 결합되는 부분에 끼워질 수 있으며, 상기 제 2 판 스프링(174)은 상기 쉘(101)과 제 2 커버(103)가 결합되는 부분에 끼워지도록 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실린더와 프레임을 보여주는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 실린더(120)는, 대략 원통 형상의 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 본체(121)로부터 반경 방향으로 연장되는 실린더 플랜지부(125)를 포함할 수 있다.
상기 실린더 본체(121)는, 가스 냉매가 유입되는 유입부(123)를 포함할 수 있다. 상기 유입부(123)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면을 따라 대략 원형의 형상으로 함몰되도록 형성될 수 있다.
그리고, 상기 유입부(123)는 다수 개가 구비될 수 있다. 다수의 유입부(123)는, 상기 실린더 본체(121)의 외주면에서 축 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 실린더 플랜지부(125)에는, 상기 프레임(110)과 결합되는 체결부(126)가 구비될 수 있다. 상기 체결부(126)는 상기 실린더 플랜지부(125)의 외주면으로부터 외부 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 체결부(126)는, 소정의 체결부재에 의하여 상기 프레임(110)의 실린더 체결홈(118)에 결합될 수 있다.
상기 실린더 플랜지부(125)는, 상기 프레임(110)에 안착되는 안착면(127)을 포함할 수 있다. 상기 안착면(127)은 상기 실린더 본체(121)로부터 반경 방향으로 연장되는 실린더 플랜지부(125)의 일면일 수 있다.
상기 프레임(110)은, 상기 실린더 본체(121)를 둘러싸는 프레임 본체(111)와, 상기 프레임 본체(111)의 반경 방향으로 연장되어 상기 토출 커버(160)에 결합되는 커버 결합부(114)를 포함할 수 있다.
상기 커버 결합부(114)에는, 상기 토출 커버(160)에 결합되는 체결부재가 삽입되는 다수의 토출 커버 체결홀(116) 및 상기 실린더 플랜지부(125)에 결합되는 체결부재가 삽입되는 다수의 실린더 체결홈(118)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 커버 결합부(114)에는 상기 스테이터 커버(270)와 체결부재에 의해서 체결되기 위한 다수의 스테이터 커버 체결홀(115)이 형성될 수 있다. 이 때, 상기 다수의 스테이터 커버 체결홀(115)과 상기 다수의 토출 커버 체결홀(116)은 교번하여 배치될 수 있다.
상기 프레임(110)에는, 상기 커버 결합부(114)로부터 후방으로 함몰되어 상기 실린더 플랜지부(125)가 삽입되는 삽입부(117)가 구비된다. 즉, 상기 삽입부(117)는 상기 실린더 플랜지부(125)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 상기 삽입부(117)의 함몰된 깊이는, 상기 실린더 플랜지부(125)의 전후방 폭에 대응될 수 있다.
상기 삽입부(117)의 내주면과, 상기 실린더 플랜지부(125)의 외주면 사이에는, 소정의 냉매 유동공간이 형성될 수 있다. 상기 토출 밸브(161)에서 토출된 고압의 가스 냉매는 상기 냉매 유동공간을 경유하여, 상기 실린더 본체(121)의 외주면을 향하여 유동될 수 있다.
상기 삽입부(117)는 상기 실린더 플랜지부(125)의 안착면(127)과 마주보는 지지면(119)을 포함할 수 있다. 상기 실린더 플랜지부(125)의 안착면(127)이 상기 삽입부(117)의 지지면(119)에 직접 안착되거나, 상기 지지면(119)에 필터가 놓인 상태에서 상기 필터에 상기 실린더 플랜지부(125)의 안착면(127)이 안착될 수 있다.
상기 리니어 압축기(100)는, 상기 실린더 본체(121)의 외주면과 상기 프레임 본체(111)의 내주면 사이에 제공되어, 상기 실린더(120)와 프레임(110) 사이의 공간을 실링하는 실링부재(128)를 더 포함할 수 있다. 상기 실링부재(128)는 링 형상을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임에 스테이터 커버가 결합된 모습을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백 커버가 스테이터 커버에 결합된 모습을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 모터의 제1스테이터의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 커버의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이터 커버의 프레임 결합부의 배치를 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 상기 리니어 모터(200)의 제1스테이터(210)는 코일(242)이 원주 방향으로 권선된 보빈(240)과, 상기 보빈(240)을 원주 방향으로 둘러싸는 다수의 스테이터 코어 블록 유닛(211)을 포함할 수 있다. 그리고, 인접하는 두 스테이터 코어 블록 유닛(211) 사이에는 공간(243)이 형성될 수 있다.
상기 스테이터 커버(270)는, 상기 피스톤(130)이 관통할 수 있는 개구(272)를 가지는 바디(271)와, 상기 바디(271)에서 상기 프레임(110)을 향하여 연장되는 하나 이상의 프레임 결합부(274)를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 프레임 결합부(274)는 상기 바디(271)의 제1면(271a)에서 연장될 수 있다. 그리고, 상기 제1스프링(330)은 상기 바디(271)에서 제1면(271a)과 마주보는 면인 제2면(271b)에 지지될 수 있다.
상기 스테이터 커버(270)와 상기 프레임(110)이 견고하게 체결되도록 하기 위하여, 다수의 프레임 결합부(274)가 상기 바디(271)에서 연장될 수 있다.
상기 다수의 프레임 결합부(274)는 상기 바디(271)의 원주 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
하나의 프레임 결합부(274)는 인접하는 두 스테이터 코어 블록 유닛(211) 사이 공간(243)에 위치될 수 있다. 인접하는 두 스테이터 코어 블록 유닛(211) 사이의 공간(243)에 하나의 프레임 결합부(274)가 위치됨에 따라서 상기 스테이터 커버(270)의 반경 방향으로의 크기가 증가되는 것이 방지될 수 있다.
도 3과 같이, 인접하는 두 프레임 결합부(274) 사이에는 적어도 2개 이상의 스테이터 코어 블록 유닛(211)이 위치될 수 있다.
상기 각 프레임 결합부(274)는 체결부재(S)가 체결되기 위한 체결홈(275)을 포함할 수 있다.
상기 각 프레임 결합부(274)가 두 스테이터 코어 블록 유닛(211) 사이 공간(243)에 위치되면, 상기 체결홈(275)이 상기 프레임(110)의 스테이터 커버 체결홀(115)과 정렬될 수 있다.
상기 체결부재(S)는 상기 프레임(110) 측에서 상기 프레임 체결부(274)를 향하여 상기 스테이터 커버 체결홀(115) 및 상기 체결홈(275)에 체결될 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 스테이터 커버(270)의 바디(271)에서 연장된 프레임 결합부(274)에 프레임(110)을 관통한 체결부재(S)가 체결됨에 따라서, 상기 프레임 결합부(274)가 체결부재(S)의 체결력을 흡수하게 된다.
따라서, 상기 체결부재(S)의 체결과정에서 상기 프레임 결합부(274)가 변형된다고 하더라도 상기 프레임 결합부(274)가 체결력을 흡수하므로, 상기 바디(271)가 변형되는 것이 방지될 수 있다.
상기 바디(271)의 변형이 방지됨에 따라 상기 바디(271)가 주변 구성과 간섭되는 것이 방지될 수 있고, 피스톤 공진 운동을 위한 제1스프링(330)이 정위치에서 상기 바디(271)에 지지될 수 있게 된다.
또한, 인접하는 두 프레임 결합부(274) 사이에 2개 이상의 스테이터 코어 블록 유닛(211)이 위치되므로, 적은 수의 프레임 결합부(274)에 의해서 스테이터 커버(270)가 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다. 따라서, 스테이터 커버(270)의 구조가 간단해지고, 스테이터 커버에 체결되는 체결부재의 개수가 줄어들어, 체결부재를 체결하기 위한 횟수가 줄어드는 장점이 있다.
상기 스테이터 커버(270)는 상기 바디(271)의 제2면(271b)에서 상기 프레임 결합부(274)의 연장 방향과 반대 방향으로 연장되는 하나 이상의 백 커버 결합부(276)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 하나 이상의 백 커버 결합부(276)는 상기 백 커버(280)를 향하여 연장될 수 있다.
상기 스테이터 커버(270)와 상기 백 커버(280)가 견고하게 체결되도록 하기 위하여, 다수의 백 커버 결합부(276)가 상기 바디(271)에서 연장될 수 있다.
상기 다수의 백 커버 결합부(276)는 상기 바디(271)의 원주 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 다수의 백 커버 결합부(276) 각각에는 체결부재(285)가 체결되기 위한 체결홈(277)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 각 프레임 결합부(274)의 체결홈(275)과, 상기 각 백 커버 결합부(276)의 체결홈(277)은 축 방향으로 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상기 백 커버(280)는, 상기 하나 이상의 백 커버 결합부(276)와 체결되기 위한 하나 이상의 체결 플랜지(282)를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 체결 플랜지(282)는 상기 하나 이상의 백 커버 결합부(276)와 동일한 수로 구비될 수 있다.
도 4에는 일 예로 상기 백 커버(280)가 다수의 체결 플랜지(282)를 포함하는 것이 개시된다.
상기 다수의 체결 플랜지(282) 각각은 상기 체결부재(285)가 체결되기 위한 체결홀(283)을 포함할 수 있다.
상기 체결부재(285)는 상기 체결 플랜지(282) 측에서 상기 백 커버 결합부(276) 측을 향하여 상기 체결 플랜지(282)의 체결홀(283) 및 상기 백 커버 결합부(276)의 체결홈(277)에 체결될 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 상기 백 커버(280)와의 체결을 위한 상기 체결부재(285)가 상기 백 커버 결합부(276)에 체결됨에 따라서 상기 백 커버 결합부(276)가 상기 체결부재(285)의 체결력을 흡수하게 된다.
따라서, 상기 체결부재(285)의 체결과정에서 상기 백 커버 결합부(276)가 변형된다고 하더라도 상기 백 커버 결합부(276)가 체결력을 흡수하므로, 상기 바디(271)가 변형되는 것이 방지될 수 있다.
상기 바디(271)의 변형이 방지됨에 따라 상기 제1스프링(330)이 정위치에서 상기 바디(271)에 지지될 수 있게 된다.
또한, 상기 스테이터 커버(270)는, 상기 바디(271)와 상기 백 커버 결합부(276)를 연결시키는 보강 리브(279)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 바디(271)의 제2면(271b)에 상기 보강 리브(279)가 형성될 수 있다.
상기 체결부재(285)가 상기 체결 플랜지(282) 및 상기 백 커버 결합부(276)에 체결되는 과정에서, 상기 보강 리브(279)는 상기 백 커버 결합부(276)가 상기 바디(271)의 반경 방향 외측으로 변형되는 것을 방지할 수 있다.
상기 다수의 체결 플랜지(282) 각각에는, 상기 백 커버(280)와 상기 스테이터 커버(270)의 조립 시, 상기 체결홀(283)과 상기 체결홈(277)의 정렬을 위한 가이드 핀(미도시)이 삽입되기 위한 다수의 가이드 홀(284)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 백 커버 결합부(282)에는 상기 가이드 핀이 삽입되기 위한 다수의 가이드 홈(278)이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 다수의 가이드 홈(278) 사이에 상기 체결홈(277)이 배치될 수 있고, 상기 다수의 가이드 홀(284) 사이에 상기 체결홀(283)이 배치될 수 있다.
상기 백 커버(280)는 상기 제2스프링(332)을 지지하기 위한 스프링 지지부(281)를 더 포함할 수 있다. 일 예로 상기 백 커버(280)는 다수의 스프링 지지부(281)를 포함할 수 있다.
상기 다수의 스프링 지지부(281)와 상기 다수의 체결 플랜지(282)는 교번하여 배치될 수 있다.
한편, 상기 스테이터 커버(270)의 바디(271)의 제2면(271b)에는 제1스프링(330)과 결합되는 다수의 스프링 결합돌기(273)가 형성될 수 있다.
다수의 제1스프링(273)은 상기 바디(271)의 제2면(271b)에 안착될 수 있다. 상기 다수의 제1스프링(273)이 상기 바디(271)의 제2면(271b)에 안착되면, 상기 각 스프링 결합돌기(273)가 상기 각 제1스프링(330)에 끼워진다.
따라서, 상기 스프링 결합돌기(273)에 의해서, 상기 제1스프링(330)에서 상기 바디(271)에 접촉하는 단부가 상기 바디(271)에서 슬라이딩되는 것이 방지될 수 있다.
상기 다수의 제1스프링(330)은 상기 바디(271)의 원주 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
도 4를 기준으로 상기 다수의 제1스프링(330)의 상측에는 상기 서포터(300)가 안착될 수 있다.
그리고, 상기 서포터(300)에 다수의 제2스프링(332)이 안착될 수 있다. 다수의 제2스프링(332)은 상기 바디(271)의 원주 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
이 때, 상기 다수의 제2스프링(332) 각각은 상기 다수의 제1스프링(330) 각각과 축 방향으로 일렬로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 제2스프링(332)의 상측에 상기 백 커버(280)의 스프링 지지부(281)가 안착될 수 있다. 이 때, 하나의 스프링 지지부(281)가 2개 이상의 제2스프링(332)에 동시에 안착될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 리니어 압축기 110: 프레임
120: 실린더 130: 피스톤
200: 리니어 모터 270: 스테이터 커버
280: 백 커버

Claims (15)

  1. 흡입부가 제공되는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 구비되며, 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더;
    상기 실린더의 외측에 결합되는 프레임;
    상기 실린더의 내부에서 축 방향으로 왕복 운동하게 제공되는 피스톤;
    상기 프레임에 결합되는 스테이터 커버;
    상기 프레임과 상기 스테이터 커버 사이에 배치되며, 상기 피스톤에 동력을 제공하는 리니어 모터를 포함하고,
    상기 스테이터 커버는, 바디와,
    상기 바디에서 상기 프레임을 향하여 연장되며, 상기 프레임에 결합되는 하나 이상의 프레임 결합부를 포함하는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리니어 모터는, 코일이 권선되는 보빈과,
    상기 보빈을 감싸며, 원주 방향으로 이격되는 다수의 스테이터 코어 블록 유닛을 포함하고,
    상기 하나 이상의 프레임 결합부는 인접하는 두 스테이터 코어 블록 유닛 사이 공간에 위치되는 리니어 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스테이터 커버는, 상기 바디의 원주 방향으로 이격되는 다수의 프레임 결합부를 포함하는 리니어 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    인접하는 두 프레임 결합부 사이에 적어도 2개 이상의 스테이터 코어 블록 유닛이 위치되는 리니어 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은 체결부재가 체결되기 위한 체결홀을 포함하고,
    상기 프레임 결합부는 상기 체결부재가 체결되기 위한 체결홈을 포함하는 리니어 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 체결부재는 상기 프레임 측에서 상기 프레임 체결부를 향하여 상기 체결홀 및 상기 체결홈에 체결되는 리니어 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 커버에 결합되는 백 커버를 더 포함하고,
    상기 스테이터 커버는, 상기 바디에서 상기 프레임 결합부와 반대 방향으로 연장되며 상기 백 커버와 체결되는 백 커버 결합부를 더 포함하는 리니어 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이터 커버는, 상기 바디의 원주 방향으로 이격되는 다수의 백 커버 결합부를 포함하는 리니어 압축기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 백 커버는, 상기 백 커버 결합부에 체결되기 위한 체결 플랜지를 포함하는 리니어 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 체결 플랜지는 상기 체결부재가 체결되기 위한 체결홀을 포함하고,
    상기 백 커버 결합부는 체결부재가 체결되기 위한 체결홈을 포함하는 리니어 압축기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 체결부재는 상기 체결 플랜지 측에서 상기 백 커버 결합부를 향하여 상기 체결홀 및 상기 체결홈에 체결되는 리니어 압축기.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 백 커버 결합부에는, 상기 백 커버와 상기 스테이터 커버의 조립 시 상기 체결홀과 상기 체결홈의 정렬을 위한 가이드 핀이 삽입되기 위한 다수의 가이드 홈이 형성되는 리니어 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 가이드 홈 사이에 상기 체결홈이 위치되는 리니어 압축기.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이터 커버는 상기 바디와 상기 백 커버 결합부를 연결하는 보강 리브를 더 포함하는 리니어 압축기.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이터 커버와 상기 백 커버 사이에 배치되며, 상기 피스톤이 공진 운동할 수 있도록 하기 위한 다수의 스프링을 더 포함하고,
    상기 바디는 상기 다수의 스프링 중 하나 이상에 결합되는 스프링 결합돌기를 더 포함하는 리니어 압축기.
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