KR20180039960A - 리니어 압축기 - Google Patents

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KR20180039960A
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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 흡입 머플러가 포함되고, 상기 흡입 머플러에는, 냉매의 흡입유로를 형성하는 제 1 머플러; 및 상기 제 1 머플러의 외주면에 구비되며, 상기 피스톤의 내주면에 대하여 설정된 갭(g1)을 형성하도록 배치되는 디스크가 포함된다.

Description

리니어 압축기 {Linear compressor}
본 발명은 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 흡입 또는 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 흡입 또는 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 흡입 또는 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 운동하면서 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.
종래의 리니어 압축기와 관련하여, 본 출원인은 특허출원(이하, 선행문헌 1)을 실시하여 등록된 바 있다.
[선행문헌 1]
1. 등록번호 10-1307688호, 등록일자 : 2013년 9월 5일, 발명의 명칭 : 리니어 압축기
상기 [선행문헌 1]에 따른 리니어 압축기에는, 다수의 부품을 수용하는 쉘 포함된다. 상기 쉘의 상하 방향으로의 높이는, [선행문헌 1]의 도 2에 도시되는 바와 같이, 다소 높게 형성된다. 그리고, 상기 쉘의 내부에는 실린더와 피스톤 사이로 오일을 공급할 수 있는 급유 어셈블리가 제공된다.
한편, 리니어 압축기가 냉장고에 제공되는 경우, 상기 리니어 압축기는 냉장고의 후방 하측에 구비되는 기계실에 설치될 수 있다.
최근, 냉장고의 내부 저장공간을 증대하는 것이 소비자의 주요 관심사가 되고 있다. 상기 냉장고의 내부 저장공간을 증대하기 위하여는, 상기 기계실의 용적을 줄일 필요가 있고, 상기 기계실의 용적을 줄이기 위하여 상기 리니어 압축기의 크기를 줄이는 것이 주요 이슈가 되고 있다.
그러나, [선행문헌 1]에 개시된 리니어 압축기는 상대적으로 큰 부피를 차지하고 있어, 상기 리니어 압축기가 수용되는 기계실의 용적 또한 크게 형성될 필요가 있다. 따라서, [선행문헌 1]의 구조와 같은 리니어 압축기는, 내부 저장공간을 증대하기 위한 냉장고에는 적합하지 않은 문제점이 있다.
상기 리니어 압축기의 크기를 줄이기 위하여 압축기의 주요 부품을 작게 만들 필요가 있으나, 이 경우 압축기의 성능이 약화되는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 압축기의 성능이 약화되는 문제점을 보상하기 위하여, 압축기의 운전 주파수를 증가하는 것을 고려할 수 있다. 다만, 압축기의 운전 주파수가 증가할수록 압축기의 내부에서 순환되는 오일에 의한 마찰력이 증가하여 압축기의 성능이 저하되는 문제점이 나타난다.
한편, 압축기의 운전주파수가 증가하면, 압축기에 구비되는 흡입밸브 또는 토출밸브의 개폐소음 또는 냉매의 유동소음이 증가되는 문제점이 나타난다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 소음을 저감할 수 있는 흡입 머플러가 구비되는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 흡입 머플러의 구조를 개선하여 소음의 주파수 대역중 저주파 소음을 저감하고 압축기의 냉매 흡입효율을 증가시키는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 흡입 머플러가 포함되고, 상기 흡입 머플러에는, 냉매의 흡입유로를 형성하는 제 1 머플러; 및 상기 제 1 머플러의 외주면에 구비되며, 상기 피스톤의 내주면에 대하여 설정된 갭(g1)을 형성하도록 배치되는 디스크가 포함된다.
상기 제 1 머플러에는, 제 1 머플러 본체; 및 상기 제 1 머플러 본체로부터 반경방향으로 연장되며, 상기 피스톤에 결합되는 제 1 머플러플랜지가 포함된다.
상기 디스크에는, 제 1 디스크가 포함된다.
상기 체적공간부는, 상기 제 1 머플러 본체의 외주면과, 상기 제 1 디스크와, 상기 제 1 머플러플랜지 및 상기 피스톤의 내주면에 의하여 정의된다.
상기 갭은 상기 체적공간부에 대한 목부(neck portion)의 폭을 나타낸다.
상기 디스크에는 제 2 디스크가 포함된다.
흡입공이 형성되는 상기 피스톤의 전면부와, 상기 제 2 디스크는 설정된 거리(L2)만큼 이격될 수 있다.
상기 제 1 머플러는 상기 냉매 흡입부의 전방으로 연장되며, 상기 디스크는 상기 제 1 머플러의 전후방향 중심(C1)을 기준으로, 상기 중심(C1)의 전방측에 배치될 수 있다.
상기 디스크에는, 제 1 디스크; 및 상기 제 1 디스크의 전방에 이격되어 배치되는 제 2 디스크가 포함된다.
상기 디스크는 링 형상을 가진다.
상기 흡입 머플러에는, 상기 제 1 머플러에 결합되며, 냉매의 유동단면적이 변화하는 제 2 머플러가 포함된다.
상기 흡입 머플러에는, 상기 제 2 머플러에 결합되며, 상기 냉매 흡입부를 통하여 흡입된 냉매를 상기 제 2 머플러로 전달하는 제 3 머플러가 더 포함된다.
상기 제 1,2 머플러는 상기 제 3 머플러에 압입 결합된다.
상기 제 3 머플러의 내주면에는, 상기 제 2 머플러가 결합되는 단차부가 구비된다.
상기 제 1,2 압입부가 결합되는 경계부에 배치되는 흡입 머플러가 더 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 내부 부품을 포함한 압축기의 크기를 작게 함으로써, 냉장고의 기계실의 크기를 줄일 수 있고 이에 따라 냉장고의 내부 저장공간을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 압축기의 운전 주파수를 증가함으로써 작아진 내부 부품에 의한 성능 저하를 방지할 수 있으며, 실린더와 피스톤 사이에 가스 베어링을 적용함으로써 오일에 의하여 발생할 수 있는 마찰력을 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 3개의 머플러가 결합되어 흡입 머플러가 구성됨으로써, 다양한 주파수 대역의 소음, 즉 고주파 소음 및 저주파 소음을 감소시킬 수 있다는 효과가 나타난다.
특히, 제 1 머플러 본체의 외주면에 제 1 디스크를 구비하여, 상기 제 1 디스크, 제 1 머플러의 외주면 및 피스톤의 내주면 사이에 소정의 체적 공간부가 형성됨으로써 상기 저주파 소음을 저감시킬 수 있다.
그리고, 상기 제 1 디스크의 일측에 제 2 디스크를 구비하여, 상기 흡입 머플러의 전방에 위치하는 냉매가 상기 체적 공간부로 배출되는 것을 방지하여, 상기 흡입 머플러를 통과한 냉매가 압축공간으로 용이하게 흡입될 수 있다. 결국, 냉동 사이클을 순환해야 하는 냉매가 상기 체적 공간부로 유입되어 흡입효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러와 피스톤의 결합모습을 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 디스크와 피스톤의 전면부 사이의 거리에 따른 압축기 효율의 변화를 보여주는 실험 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 주파수에 따른 소음전달 손실의 변화를 보여주는 실험 그래프이다.
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 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 쉘(101) 및 상기 쉘(101)에 결합되는 쉘 커버(102,103)가 포함된다. 넓은 의미에서, 상기 제 1 쉘커버(102)와 제 2 쉘커버(103)는 상기 쉘(101)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.
상기 쉘(101)의 하측에는, 레그(50)가 결합될 수 있다. 상기 레그(50)는, 상기 리니어 압축기(10)가 설치되는 제품의 베이스에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 제품에는 냉장고가 포함되며, 상기 베이스에는, 상기 냉장고의 기계실 베이스가 포함될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제품에는 공기조화기의 실외기가 포함되며, 상기 베이스에는, 상기 실외기의 베이스가 포함될 수 있다.
상기 쉘(101)은 대략 원통 형상을 가지며, 가로방향으로 누워져 있는 배치, 또는 축방향으로 누워 있는 배치를 이룰 수 있다. 도 1을 기준으로, 상기 쉘(101)은 가로 방향으로 길게 연장되며, 반경방향으로는 다소 낮은 높이를 가질 수 있다. 즉, 상기 리니어 압축기(10)는 낮은 높이를 가질 수 있으므로, 상기 리니어 압축기(10)가 냉장고의 기계실 베이스에 설치될 때, 상기 기계실의 높이를 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.
상기 쉘(101)의 외면에는, 터미널(108)이 설치될 수 있다. 상기 터미널(108)은 외부 전원을 리니어 압축기의 모터 어셈블리(140, 도 3 참조)에 전달하는 구성으로서 이해된다. 상기 터미널(108)은 코일(141c, 도 3 참조)의 리드선에 연결될 수 있다.
상기 터미널(108)의 외측에는, 브라켓(109)이 설치된다. 상기 브라켓(109)에는, 상기 터미널(108)을 둘러싸는 다수의 브라켓이 포함될 수 있다. 상기 브라켓(109)은 외부의 충격등으로부터 상기 터미널(108)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 쉘(101)의 양측부는 개구되도록 구성된다. 상기 개구된 쉘(101)의 양측부에는, 상기 쉘 커버(102,103)가 결합될 수 있다. 상세히, 상기 쉘 커버(102,103)에는, 상기 쉘(101)의 개구된 일측부에 결합되는 제 1 쉘커버(102) 및 상기 쉘(101)의 개구된 타측부에 결합되는 제 2 쉘커버(103)가 포함된다. 상기 쉘 커버(102,103)에 의하여, 상기 쉘(101)의 내부공간은 밀폐될 수 있다.
도 1을 기준으로, 상기 제 1 쉘커버(102)는 상기 리니어 압축기(10)의 우측부에 위치되며, 상기 제 2 쉘커버(103)는 상기 리니어 압축기(10)의 우측부에 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 1,2 쉘커버(102,103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 쉘(101) 또는 쉘 커버(102,103)에 구비되어, 냉매를 흡입, 토출 또는 주입시킬 수 있는 다수의 파이프(104,105,106)가 더 포함된다.
상기 다수의 파이프(104,105,106)에는, 냉매가 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입되도록 하는 흡입 파이프(104)와, 압축된 냉매가 상기 리니어 압축기(10)로부터 배출되도록 하는 토출 파이프(105) 및 냉매를 상기 리니어 압축기(10)에 보충하기 위한 프로세스 파이프(106)가 포함된다.
일례로, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 제 1 쉘커버(102)에 결합될 수 있다. 냉매는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 축방향을 따라 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입될 수 있다.
상기 토출 파이프(105)는 상기 쉘(101)의 외주면에 결합될 수 있다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 축방향으로 유동하면서, 압축될 수 있다. 그리고, 상기 압축된 냉매는 상기 토출 파이프(105)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 토출 파이프(105)는 상기 제 1 쉘커버(102)보다 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.
상기 프로세스 파이프(106)는 상기 쉘(101)의 외주면에 결합될 수 있다. 작업자는 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 냉매를 주입할 수 있다.
상기 프로세스 파이프(106)는 상기 토출 파이프(105)와의 간섭을 피하기 위하여, 상기 토출 파이프(105)와 다른 높이에서 상기 쉘(101)에 결합될 수 있다. 상기 높이라 함은, 상기 레그(50)로부터의 수직방향(또는 반경방향)으로의 거리로서 이해된다. 상기 토출 파이프(105)와 상기 프로세스 파이프(106)가 서로 다른 높이에서, 상기 쉘(101)의 외주면에 결합됨으로써, 작업자는 작업 편의성이 도모될 수 있다.
상기 제 1 쉘커버(102)의 내측면에는, 커버지지부(102a)가 구비된다. 상기 커버지지부(102a)에는, 후술할 제 2 지지장치(185)가 결합될 수 있다. 상기 커버지지부(102a) 및 상기 제 2 지지장치(102a)는, 리니어 압축기(10)의 본체를 지지하는 장치로서 이해될 수 있다. 여기서, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내부에 구비되는 부품을 의미하며, 일례로 전후 왕복운동 하는 구동부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부가 포함될 수 있다. 상기 구동부에는, 피스톤(130), 마그넷 프레임(138), 영구자석(146), 서포터(137) 및 흡입 머플러(200)등과 같은 부품이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 지지부에는, 공진스프링(176a,176b), 리어 커버(170), 스테이터 커버(149), 제 1 지지장치(165) 및 제 2 지지장치(185)등과 같은 부품이 포함될 수 있다.
상기 제 1 쉘커버(102)의 내측면에는, 스토퍼(102b)가 구비될 수 있다. 상기 스토퍼(102b)는 상기 리니어 압축기(10)의 운반 중 발생하는 진동 또는 충격등에 의하여, 상기 압축기의 본체, 특히 모터 어셈블리(140)가 상기 쉘(101)에 부딪혀 파손되는 것을 방지하는 구성으로서 이해된다. 상기 스토퍼(102b)는, 후술할 리어 커버(170)에 인접하게 위치되어, 상기 리니어 압축기(10)에 흔들림이 발생할 때, 상기 리어 커버(170)가 상기 스토퍼(102b)에 간섭됨으로써, 상기 모터 어셈블리(140)에 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
상기 쉘(101)의 내주면에는, 스프링체결부(101a)가 구비될 수 있다. 일례로, 상기 스프링체결부(101a)는 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 상기 스프링체결부(101a)는 후술할 제 1 지지장치(165)의 제 1 지지스프링(166)에 결합될 수 있다. 상기 스프링체결부(101a)와 상기 제 1 지지장치(165)가 결합됨으로써, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내측에 안정적으로 지지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 내부구성을 보여주는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 상기 쉘(101)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선 운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 리니어 모터로서 모터 어셈블리(140)가 포함된다. 상기 모터 어셈블리(140)가 구동하면, 상기 피스톤(130)은 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)에 결합되며, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매의 유동과정에서 소음을 저감하기 위한 흡입 머플러(200)가 더 포함된다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 흡입 머플러(200)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 상기 흡입 머플러(200)는, 흡입밸브(135) 또는 토출밸브(161)의 개폐과정에서 발생되는 소음 또는 냉매의 유동소음을 저감시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 흡입 머플러(200)는 열전달이 제한되는 플라스틱 재질로 구성될 수 있다. 일례로, 상기 흡입 머플러(200)에는, PBT(Polybutylen Terephthalate) 수지 및 유리섬유가 포함될 수 있다.
상기 흡입 머플러(200)에는, 다수의 머플러(210,230,250)가 포함된다. 상기 다수의 머플러(210,230,250)에는, 서로 결합되는 제 1 머플러(210), 제 2 머플러(230) 및 제 3 머플러(250)가 포함된다.
상기 제 1 머플러(210)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되며, 상기 제 2 머플러(230)는 상기 제 1 머플러(210)의 후측에 결합된다. 그리고, 상기 제 3 머플러(250)는 상기 제 2 머플러(230)를 내부에 수용하며, 상기 제 1 머플러(210)의 후방으로 연장될 수 있다. 냉매의 유동방향 관점에서, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 제 3 머플러(250), 제 2 머플러(230) 및 제 1 머플러(210)를 차례로 통과할 수 있다. 이 때, 냉매의 유동과정에서 발생되는 소음은 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(200)에는, 머플러 필터(280)가 더 포함된다. 상기 머플러 필터(280)는 상기 제 1 머플러(210)와 상기 제 2 머플러(230)가 결합되는 경계면에 위치될 수 있다. 일례로, 상기 머플러 필터(280)는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 머플러 필터(280)의 외주부는 상기 제 1,2 머플러(210,230)의 사이에 지지될 수 있다.
상기 머플러 필터(280)는, 성을 가지는 물질로 구성되어, 냉매 중에 포함된 이물, 특히 금속 오물의 필터링이 용이해질 수 있다. 일례로, 상기 머플러 필터(280)는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 구성되어, 소정의 자성을 가질 수 있고 녹스는 현상이 발생될 수 있다. 다른 예로서, 상기 머플러 필터(280)에는 자성을 가지는 물질이 코팅되거나, 상기 머플러 필터(280)의 표면에 자석이 부착되도록 구성될 수 있다.
상기 머플러 필터(280)는 다수의 필터공을 가지는 메쉬(mesh) 타입으로 구성될 수 있으며, 대략 원판형의 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 필터공은 소정 크기 이하의 직경 또는 폭을 가질 수 있다. 일례로, 상기 소정 크기는 약 25μm일 수 있다.
이와 같이, 상기 흡입 머플러(200)에 머플러 필터(280)가 제공됨으로써, 상기 흡입부(104)를 통하여 흡입된 냉매 중 소정 크기 이상의 이물은 상기 머플러 필터(280)에 의하여 필터링 될 수 있다. 따라서, 피스톤(130)과 실린더(120) 사이의 가스 베어링으로 작용하는 냉매에 이물이 포함되어, 상기 실린더(120)에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
방향을 정의한다.
"축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 4에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입 파이프(104)로부터 압축공간(P)을 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다. 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동할 때, 상기 압축공간(P)은 압축될 수 있다. 반면에, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 4의 세로 방향으로 이해될 수 있다.
상기 피스톤(130)에는, 대략 원통형상의 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지부(132)가 포함된다. 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 실린더(120)는, 상기 제 1 머플러(151)의 적어도 일부분 및 상기 피스톤 본체(131)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다.
상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부(131a)에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 다수의 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 체결공이 형성된다.
상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(160a)을 형성하는 토출커버(160) 및 상기 토출커버(160)에 결합되며 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(161,163)가 제공된다. 상기 토출공간(160a)은 토출커버(160)의 내부 벽에 의하여 구획되는 다수의 공간부가 포함된다. 상기 다수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통될 수 있다.
상기 토출밸브 어셈블리(161,163)에는, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출커버(160)의 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(161) 및 상기 토출 밸브(161)와 토출커버(160)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링 조립체(163)가 포함된다.
상기 스프링 조립체(163)에는, 밸브 스프링(163a) 및 상기 밸브 스프링(163a)을 상기 토출커버(160)에 지지하기 위한 스프링지지부(163b)가 포함된다. 일례로, 상기 밸브 스프링(163a)에는, 판 스프링이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 스프링지지부(163b)는 사출공정에 의하여 상기 밸브 스프링(163a)에 일체로 사출 성형될 수 있다.
상기 토출 밸브(161)는 상기 밸브 스프링(163a)에 결합되며, 상기 토출 밸브(161)의 후방부 또는 후면은 상기 실린더(120)의 전면에 지지 가능하도록 위치된다. 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면에 지지되면 상기 압축공간(P)은 밀폐된 상태를 유지하며, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면으로부터 이격되면 상기 압축공간(P)은 개방되어, 상기 압축공간(P) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.
상기 압축 공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축 공간(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축 공간(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대측에 제공될 수 있다.
상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 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(163a)이 전방으로 변형하면서 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출커버(160)의 토출공간으로 배출된다. 상기 냉매의 배출이 완료되면, 상기 밸브 스프링(163a)은 상기 토출 밸브(161)에 복원력을 제공하여, 상기 토출 밸브(161)가 닫혀지도록 한다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출 커버(160)에 결합되며 상기 토출 커버(160)의 토출공간(160a)을 유동한 냉매를 배출시키는 커버파이프(162a)가 더 포함된다. 일례로, 상기 커버파이프(162a)는 금속재질로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 커버파이프(162a)에 결합되며, 상기 커버파이프(162a)를 유동하는 냉매를 상기 토출 파이프(105)로 전달하는 루프 파이프(162b)가 더 포함된다. 상기 루프 파이프(162b)의 일측부는 상기 커버파이프(162a)에 결합되며, 타측부는 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다.
상기 루프 파이프(162b)는 플렉서블한 재질로 구성되며, 상대적으로 길게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 루프 파이프(162b)는 상기 커버파이프(162a)로부터 상기 쉘(101)의 내주면을 따라 라운드지게 연장되어, 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 루프 파이프(162b)는 감겨진 형상을 가질 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110)이 더 포함된다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서 이해된다. 일례로, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 압입(壓入, press fitting)될 수 있다. 상기 실린더(120) 및 프레임(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성될 수 있다.
상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다. 즉, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 수용되도록 위치될 수 있다. 그리고, 상기 토출커버(160)는 체결부재에 의하여 상기 프레임(110)의 전면에 결합될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(140)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(141)와, 상기 아우터 스테이터(141)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(148) 및 상기 아우터 스테이터(141)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(146)이 포함된다.
상기 영구자석(146)은, 상기 아우터 스테이터(141) 및 이너 스테이터(148)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(146)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 영구자석(146)은 마그넷 프레임(138)에 설치될 수 있다. 상기 마그넷 프레임(138)은 대략 원통 형상을 가지며, 상기 아우터 스테이터(141)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 삽입되도록 배치될 수 있다.
상세히, 도 4의 단면도를 기준으로, 상기 마그넷 프레임(138)은 상기 피스톤 플랜지부(132)에 결합되어 외측 반경방향으로 연장되며 전방으로 절곡될 수 있다. 상기 영구자석(146)은 상기 마그넷 프레임(138)의 전방부에 설치될 수 있다. 상기 영구자석(146)이 왕복 운동할 때, 상기 피스톤(130)은 상기 영구자석(146)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
상기 아우터 스테이터(141)에는, 코일 권선체(141b,141c,141d) 및 스테이터 코어(141a)가 포함된다. 상기 코일 권선체(141b,141c,141d)에는, 보빈(141b) 및 상기 보빈의 원주 방향으로 권선된 코일(141c)이 포함된다. 그리고, 상기 코일 권선체(141b,141c,141d)에는, 상기 코일(141c)에 연결되는 전원선이 상기 아우터 스테이터(141)의 외부로 인출 또는 노출되도록 가이드 하는 단자부(141d)가 더 포함된다. 상기 단자부(141d)는, 후술할 단자삽입부(119c, 도 6 참조)에 삽입하도록 배치될 수 있다.
상기 스테이터 코어(141a)에는, 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성된 다수의 코어 블럭이 포함된다. 상기 다수의 코어 블럭은, 상기 코일 권선체(141b,141c)의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 아우터 스테이터(141)의 일측에는 스테이터 커버(149)가 제공된다. 즉, 상기 아우터 스테이터(141)의 일측부는 상기 프레임(110)에 의하여 지지되며, 타측부는 상기 스테이터 커버(149)에 의하여 지지될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임(110)을 체결하기 위한 커버체결부재(149a)가 더 포함된다. 상기 커버체결부재(149a)는, 상기 스테이터 커버(149)를 관통하여 상기 프레임(110)을 향하여 전방으로 연장되며, 상기 프레임(110)의 제 1 체결홀(119a, 도 6 참조)에 결합될 수 있다.
상기 이너 스테이터(148)는 상기 프레임(110)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(148)는 복수 개의 라미네이션이 상기 프레임(110)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(137)가 더 포함된다. 상기 서포터(137)는 상기 피스톤(130)의 후측에 결합되며, 그 내측에는, 상기 머플러(200)가 관통하도록 배치될 수 있다. 상기 피스톤 플랜지부(132), 마그넷 프레임(138) 및 상기 서포터(137)는 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.
상기 서포터(137)에는, 밸런스 웨이트(179)가 결합될 수 있다. 상기 밸런스 웨이트(179)의 중량은, 압축기 본체의 운전주파수 범위에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 스테이터 커버(149)에 결합되어 후방으로 연장되며, 제 2 지지장치(185)에 의하여 지지되는 리어 커버(170)가 더 포함된다.
상세히, 상기 리어 커버(170)에는 3개의 지지레그가 포함되며, 상기 3개의 지지레그는 상기 스테이터 커버(149)의 후면에 결합될 수 있다. 상기 3개의 지지레그와, 상기 스테이터 커버(149)의 후면 사이에는, 스페이서(181)가 개재될 수 있다. 상기 스페이서(181)의 두께를 조절하는 것에 의하여, 상기 스테이터 커버(149)로부터 상기 리어 커버(170)의 후단부까지의 거리를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 리어 커버(170)는 상기 서포터(137)에 스프링 지지될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어 상기 머플러(200)로의 냉매 유입을 가이드 하는 유입 가이드부(156)가 더 포함된다. 상기 유입 가이드부(156)의 적어도 일부분은 상기 흡입 머플러(200)의 내측에 삽입될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 공진 스프링(176a,176b)이 더 포함된다.
상기 복수의 공진 스프링(176a,176b)에는, 상기 서포터(137)와 스테이터 커버(149)의 사이에 지지되는 제 1 공진스프링(176a) 및 상기 서포터(137)와 리어 커버(170)의 사이에 지지되는 제 2 공진스프링(176b)이 포함된다. 상기 복수의 공진 스프링(176a,176b)의 작용에 의하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부에서 왕복 운동하는 구동부의 안정적인 움직임이 수행되며, 상기 구동부의 움직임에 따른 진동 또는 소음 발생을 줄일 수 있다.
상기 서포터(137)에는, 상기 제 1 공진스프링(176a)에 결합되는 제 1 스프링지지부(137a)가 포함된다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 프레임(110)과, 상기 프레임(110) 주변의 부품간의 결합력을 증대하기 위한 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)가 포함된다. 상세히, 상기 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 토출커버(160)가 결합되는 부분에 구비되는 제 1 실링부재(127)가 포함된다. 상기 제 1 실링부재(127)는, 상기 프레임(110)의 제 2 설치홈(116b, 도 6 참조)에 배치될 수 있다.
상기 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)가 결합되는 부분에 구비되는 제 2 실링부재(128)가 더 포함된다. 상기 제 2 실링부재(128)는, 상기 프레임(110)의 제 1 설치홈(116a, 도 6 참조)에 배치될 수 있다.
상기 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)에는, 상기 실린더(120)와 상기 프레임(110)의 사이에 제공되는 제 3 실링부재(129a)가 더 포함된다. 상기 제 3 실링부재(129a)는, 상기 실린더(120)의 후방부에 형성되는 실린더홈(121e)에 배치될 수 있다. 상기 제 3 실링부재(129a)는, 가스 포켓(110b)의 냉매가 외부로 누설되는 것을 방지하며, 상기 프레임(110)과 실린더(120)의 결합력을 증대시키는 기능을 수행할 수 있다.
상기 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 이너 스테이터(148)가 결합되는 부분에 구비되는 제 4 실링부재(129b)가 더 포함된다. 상기 제 4 실링부재(129b)는, 상기 프레임(110)의 제 3 설치홈(111a, 도 10 참조)에 배치될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 4 실링부재(127,128,129a,129b)는 링 형상을 가질 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출커버(160)에 결합되며, 상기 압축기(10)의 본체의 일측을 지지하는 제 1 지지장치(165)가 더 포함된다. 상기 제 1 지지장치(165)는 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접하게 배치되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다. 상세히, 상기 제 1 지지장치(165)에는, 제 1 지지스프링(166)이 포함된다. 상기 제 1 지지스프링(166)은, 상기 스프링체결부(101a)에 결합될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어, 상기 압축기(10)의 본체의 타측을 지지하는 제 2 지지장치(185)가 더 포함된다. 상기 제 2 지지장치(185)는 상기 제 1 쉘커버(102)에 결합되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다. 상세히, 상기 제 2 지지장치(185)에는, 제 2 지지스프링(186)이 포함된다. 상기 제 2 지지스프링(186)은, 상기 커버지지부(102a)에 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러와 피스톤의 결합모습을 보여주는 단면도이다.
먼저, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러(200)에는, 제 1 머플러(210)와, 상기 제 1 머플러(210)의 후측에 결합되는 제 2 머플러(230) 및 상기 제 1 머플러(210)와 제 2 머플러(230)에 의하여 지지되는 머플러 필터(280)가 포함된다.
그리고, 상기 흡입 머플러(200)에는, 상기 제 1,2 머플러(210,230)에 결합되며 상기 유입 가이드부(156)가 삽입되는 제 3 머플러(250)가 더 포함된다. 상기 제 3 머플러(250)는 상기 제 2 머플러(230)의 후방으로 연장된다.
상세히, 상기 제 3 머플러(250)에는, 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 가지는 제 3 머플러 본체(251)가 포함된다. 상기 제 3 머플러 본체(251)는 전후방으로 연장된다. 상기 제 3 머플러(250)의 후면부에는, 상기 유입 가이드부(156)가 삽입되는 관통공(252)이 형성된다. 상기 관통공(252)은 상기 흡입 머플러(200)로 냉매의 유입을 가이드 하는 "유입구"라 이름할 수 있다.
그리고, 상기 제 3 머플러(250)에는, 상기 제 3 머플러(250)의 후면부로부터 전방으로 연장되는 돌출부(253)가 더 포함된다. 상기 돌출부(253)는 상기 관통공(252)의 외주부로부터 전방으로 연장되며, 상기 유입 가이드부(156)는 상기 돌출부(253)의 내측에 삽입될 수 있다.
상기 제 3 머플러(250)의 내부에는, 상기 제 1,2 머플러(210,230)가 결합될 수 있다. 일례로, 상기 제 1,2 머플러(210,230)는 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에 압입되어 결합될 수 있다. 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에는, 상기 제 2 머플러(230)가 결합되는 단차부(254)가 형성된다.
도 6을 기준으로, 상기 제 2 머플러(230)가 상기 제 3 머플러(250)의 내부에서 좌측 방향으로 이동하여 상기 제 3 머플러(250)에 압입될 때, 상기 제 2 머플러(230)는 상기 단차부(254)에서 걸림이 이루어질 수 있다. 상기 단차부(254)는, 상기 제 2 머플러(230)의 후방 이동을 제한하는 스토퍼로서 이해될 수 있다.
상기 제 1 머플러(210)는 상기 제 2 머플러(230)의 전단부에 결합되며, 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에 압입된다. 상기 제 1,2 머플러(210,230)가 결합되는 경계부에는, 상기 머플러 필터(280)가 개입될 수 있다. 또한, 상기 제 1,2 머플러(210,230)가 상기 제 3 머플러(250)에 압입된 상태에서, 상기 머플러 필터(280)는 상기 제 1,2 머플러(210,230)의 결합되는 부분에 견고하게 고정되어 상기 흡입 머플러(200)로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 2 머플러(230)는, 냉매의 유동방향을 기준으로 상류로부터 하류를 향하여, 냉매의 유로 단면적이 변화하도록 구성되는 제 2 머플러 본체(231)가 포함된다. 상기 제 2 머플러 본체(231)의 후단부에는, 상기 유입 가이드부(156)에서 배출된 냉매가 유입되는 제 2 머플러유입공(232a)이 형성된다.
상기 제 2 머플러 본체(231)는, 상기 제 2 머플러유입공(231a)으로부터 전방을 향하여 일정한 내경을 가지도록 연장되는 제 1 파트(231a) 및 상기 제 1 파트(231a)로부터 전방으로 연장되며 상기 제 1 파트(231a)의 내경보다 큰 내경을 가지도록 구성되는 제 2 파트(231b)가 포함된다. 상기 제 2 머플러유입공(232a)는 상기 제 1 파트(231a)의 후단부에 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제 2 머플러유입공(232a)을 통하여 상기 제 2 머플러(230)로 유입된 냉매는, 상기 제 1 파트(231a)에서 상기 제 2 파트(231b)로 유동하는 과정에서, 감소된 유동 단면적을 가지는 유로를 지나게 된다.
그리고, 상기 제 2 머플러 본체(231)의 후방부에는, 상기 제 2 파트(231b)를 통과한 냉매를 배출하는 제 2 머플러배출공(232b)이 형성된다. 상기 제 2 머플러배출공(232b)은, 상기 제 2 파트(231b)의 전단부에 형성될 수 있다.
상기 제 2 머플러(230)에는, 상기 제 2 머플러 본체(231)의 전방부 외주면으로부터 반경방향으로 연장되는 제 2 머플러플랜지(233) 및 상기 제 2 머플러플랜지(233)로부터 전방으로 연장되는 제 2 플랜지연장부(234)가 포함된다. 상기 제 2 플랜지연장부(234)은 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에 압입될 수 있다. 즉, 상기 제 2 플랜지연장부(234)는 상기 제 3 머플러(250)에 압입되는 "제 1 벽"을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 머플러플랜지(233)와 상기 제 2 플랜지연장부(234)의 경계부, 즉 반경방향으로부터 축방향으로 꺽여지는 부분은 상기 제 3 머플러(250)의 단차부(254)에 걸림이 이루어지는 "걸림 턱"을 형성할 수 있다.
상기 제 2 플랜지연장부(234)의 내부에 형성되는 유로 단면적은, 상기 제 2 파트(231b)의 유로 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 머플러본체(231)에서 배출된 냉매는 상기 제 2 플랜지연장부(234)의 내부를 유동하면서 확산될 수 있다. 상기 냉매의 확산에 의하여 냉매의 유속은 감소하므로 소음저감 효과를 얻을 수 있다. 일례로, 4 ~ 5KHz 범위의 고주파 대역의 소음을 저감시킬 수 있다. 상기 제 2 머플러(230)에서 배출된 냉매는 상기 머플러 필터(280)를 통과하여 상기 제 1 머플러(210)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 머플러(210)에는, 상기 머플러 필터(280)의 전방, 즉 냉매의 유동을 기준으로 하류측에 위치하는 제 1 머플러본체(211)가 포함된다. 상기 제 1 머플러본체(211)는 내부가 비어있는 원통형의 형상을 가지며 전방으로 연장될 수 있다. 상기 제 1 머플러본체(211)의 내부공간은 냉매유로를 형성한다.
상기 제 1 머플러본체(211)의 후단부에는, 상기 머플러 필터(280)를 통과한 냉매가 유입되는 제 1 머플러유입공(211a)이 형성된다. 그리고, 상기 제 1 머플러본체(211)의 전단부에는, 상기 제 1 머플러본체(211)를 통과한 냉매가 배출되는 제 1 머플러배출공(211b)이 형성된다.
상기 제 1 머플러(210)에는, 상기 제 1 머플러 본체(211)의 후방부 외주면으로부터 반경방향으로 연장되는 제 1 머플러플랜지(212)가 더 포함된다. 상기 제 1 머플러플랜지(212)는 상기 피스톤(130)의 피스톤 플랜지부(132)에 결합될 수 있다.
상기 제 1 머플러플랜지(212)의 반경방향 외측부에는, 피스톤(130)의 체결홈(132a)에 결합되는 제 1 피스톤결합부(215)가 포함된다. 상기 체결홈(132a)은 상기 피스톤플랜지부(132)에 형성될 수 있다.
상기 제 3 머플러(250)에는, 상기 제 1 피스톤결합부(215)에 결합되는 제 2 피스톤결합부(255)가 포함된다. 상기 제 2 피스톤결합부(255)는 상기 제 3 머플러본체(251)의 전방부로부터 반경방향 외측으로 연장되도록 구성될 수 있다.
상기 제 1,2 피스톤결합부(215,255)는 상기 서포터(137)와 상기 피스톤플랜지부(132)의 사이에 개입될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 피스톤결합부(255)는 상기 제 3 머플러본체(251)에 대하여 외측 반경방향으로 경사지게 연장될 수 있다. 상기 제 3 머플러본체(251)와 상기 제 2 피스톤결합부(255)가 이루는 각도(θ)는 60도보다는 크고 90도보다는 작은 각도를 형성할 수 있다. 상기 제 2 피스톤결합부(255)는 탄성변형 가능하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제 1,2 피스톤결합부(215,255)가 상기 서포터(137)와 상기 피스톤플랜지부(132)의 사이에 안정적으로 지지될 수 있다. 그리고, 흡입 머플러(200)의 전방 또는 후방으로 이동되는 과정에서, 관성력에 의하여 상기 제 1,2 피스톤결합부(215,255)는 서로 밀착 또는 이격되는 움직임을 수행할 수 있고, 이에 따라 상기 흡입 머플러(200)에 과도한 하중이 작용되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 1 머플러(210)에는, 상기 제 1 머플러플랜지(212)로부터 후방으로 연장되는 제 1 플랜지연장부(213)가 포함된다. 상기 제 1 플랜지연장부(213)은 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에 압입될 수 있다. 즉, 상기 제 1 플랜지연장부(213)는 상기 제 3 머플러(250)에 압입되는 "제 2 벽"을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 플랜지연장부(212)는 상기 머플러 필터(280)의 전방부를 지지할 수 있다. 달리 말하면, 상기 머플러 필터(280)는, 상기 제 1 플랜지연장부지(213)와 상기 제 2 플랜지연장부(234)의 사이에 개입될 수 있다.
상기 제 1 머플러본체(211)의 유로 단면적은, 상기 제 2 머플러(230)의 배출측 유로단면적보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 머플러배출공(232b)을 통하여 상기 제 2 머플러(230)로부터 배출된 냉매는 상기 제 1 머플러본체(211)로 유입되는 과정에서, 그 유동단면적이 감소하여 유속이 증가할 수 있다. 상기 유속의 증가에 의하여 냉매의 흡입효율이 개선될 수 있다.
상기 제 1 머플러(210)에는, 상기 제 1 머플러본체(211)의 외주면에 구비되는 디스크(221,225)가 더 포함된다. 상기 디스크(221,225)는, 상기 제 1 머플러본체(211)의 전후방 기준 중심(C1)보다 더 전방에 위치될 수 있다.
상기 디스크(221,225)는 대략 링의 형상을 가지며, 상기 디스크(221,225)의 외주면은 상기 피스톤(130)의 내주면으로부터 설정된 갭(gap, g1)만큼 이격되도록 구성될 수 있다.
상기 디스크(221,225)에는, 제 1 디스크(221) 및 상기 제 1 디스크(221)의 전방에 이격되어 배치되는 제 2 디스크(225)가 포함된다.
상기 제 1 디스크(221)는, 소음을 저감하기 위한 헬름홀츠 공명기(Helmholtz Resonator)를 구성하기 위한 일 부분으로서 이해될 수 있다. 상기 헬름홀츠 공명기는 유체를 특정 주파수에서 공진시켜 소리를 흡수하는 장치로서, 냉매유로의 일측에 소음저감을 위한 챔버 및 상기 챔버로 연결되는 목부(neck portion)를 형성할 수 있다.
상세히, 상기 제 1 머플러본체(211)의 외주면과, 상기 제 1 디스크(221)와, 상기 제 1 머플러플랜지(212) 및 상기 피스톤 본체(131)의 내주면은, 소음 저감을 위한 챔버를 형성하는 체적공간부(260)를 정의한다. 상기 체적공간부(260)의 전후방 폭(또는 길이)는 L1을 형성한다.
그리고, 상기 갭(g1)은 상기 목부(neck portion)의 폭을 형성하며, 상기 목부에서 공진이 발생되어 흡음이 이루어질 수 있다. 상기 갭은 상대적으로 작은 값을 가지도록 구성되며, 일례로, 1mm 이하의 크기로 형성될 수 있다. 만약, 상기 갭이 1mm 이상일 경우, 공명효과가 충분히 구현되지 않을 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 냉매의 흡입측 유로에서 발생되는 소음, 특히 약 800Hz~1KHz 범위의 저주파 대역의 소음을 저감시킬 수 있다.
상기 제 2 디스크(225)는 상기 흡입 머플러(200)를 배출하여 상기 흡입밸브(135)로 유동하는 냉매가 상기 체적공간부(260)로 유입되는 것을 방지하는 기능을 수행한다. 만약, 상기 흡입밸브(135)를 통하여 압축공간(P)으로 흡입되어야 할 냉매가 순간적인 압력변화에 의하여 상기 체적공간부(260)로 유입되면, 상기 유입된 냉매는 압축 작용에 사용할 수 없게 된다. 즉, 상기 체적공간부(260)가 냉매의 데드존(dead zone)영역으로 작용하여, 압축기의 흡입효율을 저하시킬 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 상기 제 2 디스크(225)는 상기 제 1 디스크(221)의 전방에 위치하고, 상기 피스톤(130)의 내주면에 대하여 작은 이격거리(갭,g1)을 형성함으로써, 냉매가 상기 체적공간부(260)로 유입되는 것을 차단하는 "차단 벽"으로서 기능하게 된다. 즉, 상기 제 2 디스크(225)는 냉매를 상기 흡입공(133)측으로 가압하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 제 2 디스크(225)와, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부(131a) 사이의 거리, 즉 L2는 설정된 범위 내에서 형성될 필요가 있다. 상기 L2가 너무 작게 형성되면 상기 흡입 머플러(200)에서 배출되어 상기 흡입공(133)으로 흡입되기 전까지의 흡입유로의 크기가 너무 작아서 냉매의 흡입효율이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
반면에, 상기 L2가 너무 크게 형성되면, 상기 제 2 디스크(225)가 냉매를 가압하는 효과가 작고, 상기 체적공간부(260)의 크기가 상대적으로 작아지게 되어 소음저감 효과가 감소되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 거리(L2)에 대한 적절한 범위를 제안한다 (도 8 참조).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제 2 디스크와 피스톤의 전면부 사이의 거리에 따른 압축기 효율의 변화를 보여주는 실험 그래프이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 주파수에 따른 소음전달 손실의 변화를 보여주는 실험 그래프이다.
도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 제 2 디스크(225)와, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부(131a) 사이의 거리(L2)에 따라, 압축기(10)의 운전효율은 달라질 수 있다. 상세히, 상기 피스톤(130)의 내경(D)에 대하여, 상기 거리(L2)는 1/2*D 이상, 3/4*D 이하의 값을 가지도록 형성될 수 있다.
요구되는 압축기(10)의 운전효율을 기준효율(ηo)이라 할 때, 상기 거리(L2)는 1/2*D 이상, 3/4*D 이하의 값을 가지면, 상기 압축기의 운전효율은 상기 기준효율(ηo) 이상이 될 수 있다. 반면에, 상기 거리(L2)가 1/2*D 보다 작거나, 3/4*D 보다 크면 상기 압축기의 운전효율은 상기 기준효율(ηo) 이하의 값을 가지는 것으로 나타난다.
도 9의 그래프는, 가로축이 압축기(10) 주파수(f, Hz)를 나타내고, 세로축이 소음 전달손실(Transmission Loss, TL)을 나타낸다. 상기 소음 전달손실(TL)은 발생된 소음에 대하여 저감된 값의 크기, 즉 소음을 줄여주는 정도를 나타낸다. 따라서, 상기 소음 전달손실(TL)이 클수록 소음 저감효과가 우수한 것으로 이해될 수 있다.
상기 그래프의 점선은 종래기술로서, 디스크(221,225)가 구비되지 않는 흡입 머플러를 채용하였을 때, TL의 변화를 보여준다. 반면에, 그래프의 실선은, 본 실시예와 같이, 디스크(221,225)가 구비되는 흡입 머플러를 채용하였을 때, TL의 변화를 보여준다.
종래기술에 대비하여 본 실시예의 경우, 약 800Hz~1KHz 범위의 저주파 주파수 대역을 가지는 소음의 TL값이 상대적으로 커짐을 알 수 있다. 정리하면, 상기 디스크(221,225)를 구비함으로써 저주파 대역의 소음이 저감될 수 있다는 효과가 나타날 수 있다.
10 : 리니어 압축기 101 : 쉘
110 : 프레임 111 : 프레임 본체
112 : 프레임 플랜지 113 : 프레임 연결부
114 : 가스 홀 120 : 실린더
121 : 실린더 본체 122 : 실린더 플랜지
130 : 피스톤 140 : 모터 어셈블리
160 : 토출커버 200 : 흡입 머플러
210 : 제 1 머플러 221 : 제 1 디스크
225 : 제 2 디스크 230 : 제 2 머플러
250 : 제 3 머플러 260 : 체적공간부

Claims (14)

  1. 냉매 흡입부가 구비되는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 제공되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤; 및
    상기 피스톤의 내부에 구비되어, 상기 냉매 흡입부에서 흡입된 냉매가 통과하는 흡입 머플러가 포함되고,
    상기 흡입 머플러에는,
    냉매의 흡입유로를 형성하는 제 1 머플러; 및
    상기 제 1 머플러의 외주면에 구비되며, 상기 피스톤의 내주면에 대하여 설정된 갭(g1)을 형성하도록 배치되는 디스크가 포함되는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 머플러에는,
    제 1 머플러 본체; 및
    상기 제 1 머플러 본체로부터 반경방향으로 연장되며, 상기 피스톤에 결합되는 제 1 머플러플랜지가 포함되는 리니어 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스크에는, 제 1 디스크가 포함되며,
    상기 체적공간부는,
    상기 제 1 머플러 본체의 외주면과, 상기 제 1 디스크와, 상기 제 1 머플러플랜지 및 상기 피스톤의 내주면에 의하여 정의되는 리니어 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 갭은
    상기 체적공간부에 대한 목부(neck portion)의 폭을 나타내는 리니어 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 갭은 1mm 이하의 값을 가지는 리니어 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크에는 제 2 디스크가 포함되며,
    흡입공이 형성되는 상기 피스톤의 전면부와, 상기 제 2 디스크는 설정된 거리(L2)만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 피스톤의 내경(D)에 대하여,
    상기 거리(L2)는 1/2*D 이상, 3/4*D 이하의 값을 가지는 리니어 압축기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 머플러는 상기 냉매 흡입부의 전방으로 연장되며,
    상기 디스크는,
    상기 제 1 머플러의 전후방향 중심(C1)을 기준으로, 상기 중심(C1)의 전방측에 배치되는 리니어 압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 디스크에는,
    제 1 디스크; 및
    상기 제 1 디스크의 전방에 이격되어 배치되는 제 2 디스크가 포함되는 리니어 압축기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스크는 링 형상을 가지는 리니어 압축기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입 머플러에는,
    상기 제 1 머플러에 결합되며, 냉매의 유동단면적이 변화하는 제 2 머플러; 및
    상기 제 2 머플러에 결합되며, 상기 냉매 흡입부를 통하여 흡입된 냉매를 상기 제 2 머플러로 전달하는 제 3 머플러가 더 포함되는 리니어 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1,2 머플러는 상기 제 3 머플러에 압입 결합되는 리니어 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 머플러의 내주면에는,
    상기 제 2 머플러가 결합되는 단차부가 구비되는 리니어 압축기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1,2 압입부가 결합되는 경계부에 배치되는 흡입 머플러가 더 포함되는 리니어 압축기.
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