KR20180083075A - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다. 리니어 압축기에는, 축방향으로 왕복운동하는 피스톤, 피스톤에 의하여 냉매가 압축되는 압축공간을 형성하는 실린더, 압축공간에서 배출된 냉매가 유동되는 토출공간을 형성하는 토출커버, 내측에 실린더가 수용되고, 전방에 상기 토출커버가 결합되는 프레임 및 압축공간에서 배출된 냉매의 열이 프레임 및 실린더로 전달되는 것을 방지하도록 토출커버와 프레임 및 실린더의 사이에 배치되는 차단부재가 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 에어컨 등에 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 상기 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.
최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여, 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 개발되고 있다.
보통, 리니어 압축기는, 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부를 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. 출원번호 10-1995-0017077호, 출원일자 : 1995년 6월 23일, 발명의 명칭 : 리니어 압축의 밸브 오일 공급장치
상기 [선행문헌 1]은 리니어 압축기의 밸브 접촉면 오일 공급장치에 관한 것이다. 피스톤의 습동부에 오일을 직접 공급하여 오일의 일부를 밸브의 주변으로 공급하여 인접 밸브와 밸브의 실링을 구현하고, 냉매 가스의 흡입 및 토출이 요구되지 않는 시점에서 냉매 가스의 누설 현상을 배제함으로써 리니어 압축기의 효율을 향상시킨다.
상기 선행문헌 1과 같이 종래의 리니어 압축기에는 냉매의 누설을 방지하기 위한 장치만이 마련되어, 고온의 토출가스에 의해 프레임 및 실린더로 열전달이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 프레임 및 상기 실린더로 전달된 열로 인해 흡입측 기구부가 과열되고, 압축기 내부로 유입되는 흡입가스를 과열시켜 비체적을 증가시키는 문제점이 있었다.
또한, 흡입가스의 비체적이 증가됨에 따라 압축기의 압축효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기는 축방향으로 왕복운동하는 피스톤, 상기 피스톤에 의하여 냉매가 압축되는 압축공간을 형성하는 실린더, 상기 압축공간에서 배출된 냉매가 유동되는 토출공간을 형성하는 토출커버, 내측에 상기 실린더가 수용되고, 전방에 상기 토출커버가 결합되는 프레임 및 상기 압축공간에서 배출된 냉매의 열이 상기 프레임 및 상기 실린더로 전달되는 것을 방지하도록 상기 토출커버와 상기 프레임 및 상기 실린더의 사이에 배치되는 차단부재가 포함된다.
상기 차단부재는 상기 프레임 및 상기 실린더의 전단부를 덮는 평판으로 마련될 수 있다. 그에 따라, 상기 압축공간에서 배출된 냉매의 열이 상기 프레임 및 상기 실린더로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
상기 프레임과 상기 토출커버의 사이에 배치되는 실링부재를 더 포함하고, 상기 차단부재에는, 반경방향으로 상기 실링부재의 내측에 배치되는 제 1 차단부재와, 상기 실링부재의 외측에 배치되는 제 2 차단부재가 포함될 수 있다.
즉, 상기 프레임 및 상기 실린더의 전단부에 반경방향 외측으로 상기 제 1 차단부재, 상기 실링부재 및 상기 제 2 차단부재가 차례로 배치된다.
상기 제 1 차단부재에는, 상기 실린더와 접하는 제 1 내주면과, 상기 실링부재에 접하는 제 1 외주면이 포함되고, 상기 제 2 차단부재에는, 상기 실링부재와 접하는 제 2 내주면과, 상기 프레임의 외주면과 접하는 제 2 외주면이 포함될 수 있다.
상기 프레임에는, 상기 실린더 및 상기 피스톤으로 가스 베어링의 기능을 하는 냉매을 가이드하기 위한 가스홀이 형성되고, 상기 제 1 차단부재에는, 상기 압축공간에서 배출된 냉매 중 일부가 상기 가스홀로 유동되기 위한 가스홀연통구가 포함될 수 있다.
따라서, 상기 가스홀연통구를 통해서만 상기 냉매가 유동될 수 있어 상기 프레임 및 상기 실린더로 거의 열 전달이 되지 않는다.
상기 프레임에는, 상기 토출커버와 체결되기 위한 소정의 체결부재가 결합되는 체결홀이 형성되고, 상기 제 2 차단부재에는, 상기 체결부재가 관통되어 상기 체결홀에 결합되기 위한 체결홀연통구가 포함될 수 있다.
즉, 차단부재는 별도의 차단부재가 없이 상기 토출커버와 상기 프레임이 체결부재에 의해 결합됨에 따라 고정될 수 있다.
상기 실린더에는, 상기 피스톤이 수용되는 실린더 본체 및 상기 실린더 본체의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지가 포함되고, 상기 프레임에는, 상기 실린더 본체가 수용되는 프레임 본체 및 상기 프레임 본체의 전방부 외측으로 연장되는 프레임 플랜지가 포함되어, 상기 차단부재는 상기 프레임 플랜지 및 상기 실린더 플랜지의 전단부에 안착될 수 있다.
상기 차단부재는 상기 실린더 본체의 내주면에서 상기 프레임 플랜지의 외주면까지 반경방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 차단부재는 상기 실린더 및 상기 프레임의 전단부를 전체적으로 덮어 열전달을 차단한다.
상기 실린더 플랜지에는, 상기 실린더 본체의 외주면으로부터 반경방향으로 연장되는 제 1 플랜지와, 상기 제 1 플랜지로부터 축 방향으로 연장되는 제 2 플랜지가 포함되고, 상기 실린더 본체에는, 상기 제 1 플랜지가 형성된 일 측으로부터 전단부를 향하여 연장되는 실린더전방부가 포함될 수 있다.
상기 실린더에는, 상기 실린더전방부와, 상기 제 1 플랜지 및 상기 제 2 플랜지에 의해 형성되는 변형 공간부가 포함되고, 상기 차단부재는 상기 변형 공간부로 냉매가 유동되는 것을 방지하도록, 상기 변형 공간부의 전방에 배치될 수 있다.
그에 따라, 상기 변형 공간부를 통해 상기 실린더를 상기 프레임에 쉽게 압입할 수 있고, 압축기 구동시 상기 변형 공간부의 변형을 방지할 수 있다.
상기 차단부재는 상기 실린더 및 상기 프레임보다 열전도 계수가 작은 재질로 형성될 수 있다.
상기 차단부재에는, 비석면 가스켓, 플라스틱 및 열차단 코팅된 소재 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
이는 예시적인 것으로, 상기 차단부재에는 열전도 계수가 작은 재질이라면 어떤 것이든지 포함될 수 있음은 당연하다.
이러한 본 발명에 의하면, 고온의 토출가스와 접하고 있는 프레임 및 실린더로의 열전달을 차단시켜 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 토출커버와 상기 프레임 및 실린더 사이에 차단부재를 배치시킴에 따라 상기 토출커버에 유동되는 토출가스의 열이 상기 프레임 및 실린더를 통해 흡입측으로 전달되는 것을 방지한다는 장점이 있다.
또한, 상기 차단부재는 상기 토출커버와 상기 프레임 사이에 냉매의 누설을 방지하기 위한 실링부재와 함께 설치되어, 열전달을 차단함과 동시에 냉매의 누설을 방지한다는 장점이 있다.
또한, 상기 차단부재에는, 상기 실링부재를 기준으로 내측에 마련되는 제 1차단부재와 외측에 마련되는 제 2 차단부재를 포함하여 상기 실링부재와 동일평면상에 설치될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 동일평면상에 설치된 상기 차단부재 및 상기 실링부재로 인해, 상기 차단부재의 설치에도 불구하고 압축기 전체의 크기는 증가하지 않는다는 장점이 있다.
또한, 상기 차단부재는 열전달 계수가 작은 재질로 마련되어, 두께가 얇으면서도 열전달을 차단할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 차단부재에는, 상기 프레임 플랜지에 형성된 체결홀 등과 대응하는 개구가 마련되어, 주변 장치들과 상기 프레임이 종래와 동일하게 결합될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 토출커버와 상기 프레임이 소정의 결합부재에 의해 결합됨에 따라 상기 차단부재는 소정의 위치에 고정될 수 있어, 상기 차단부재를 위한 별도의 결합부재가 필요하지 않다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 및 실린더와 차단부재가 결합된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 및 실린더와 차단부재가 분해된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 5의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부에서 냉매가 유동하는 모습을 보여주는 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 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 세워져 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 충격 등으로부터 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 좌측부에 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 프로세스 파이프(106)가 결합되는 지점에 대응하는, 쉘(101)의 내주면에는 상기 제 2 쉘커버(103)의 적어도 일부분이 인접하게 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 2 쉘커버(103)의 적어도 일부분은, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 주입된 냉매의 저항으로서 작용할 수 있다.
따라서, 냉매의 유로관점에서, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 유입되는 냉매의 유로의 크기는, 상기 쉘(101)의 내부공간으로 진입하면서 작아지도록 형성된다. 이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있고, 이 과정에서, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 냉매가 피스톤(130, 도 3 참조)의 내부로 유입되면서, 냉매의 압축성능이 개선될 수 있다. 상기 유분은, 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 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(185)는, 리니어 압축기(10)의 본체를 지지하는 장치로서 이해될 수 있다. 여기서, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내부에 구비되는 부품을 의미하며, 일례로 후술할 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(150)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 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부구성을 보여주는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 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 냉매로부터 발생되는 소음을 저감하기 위한 흡입 머플러(150)가 더 포함된다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 흡입 머플러(150)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 일례로, 냉매가 상기 흡입 머플러(150)를 통과하는 과정에서, 냉매의 유동소음이 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(150)에는, 다수의 머플러(151,152,153)가 포함된다. 상기 다수의 머플러(151,152,153)에는, 서로 결합되는 제 1 머플러(151), 제 2 머플러(152) 및 제 3 머플러(153)가 포함된다.
상기 제 1 머플러(151)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되며, 상기 제 2 머플러(152)는 상기 제 1 머플러(151)의 후측에 결합된다. 그리고, 상기 제 3 머플러(153)는 상기 제 2 머플러(152)를 내부에 수용하며, 상기 제 1 머플러(151)의 후방으로 연장될 수 있다. 냉매의 유동방향 관점에서, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 제 3 머플러(153), 제 2 머플러(152) 및 제 1 머플러(151)를 차례로 통과할 수 있다. 이 과정에서, 냉매의 유동소음은 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(150)에는, 머플러 필터(155)가 더 포함된다. 상기 머플러 필터(155)는 상기 제 1 머플러(151)와 상기 제 2 머플러(152)가 결합되는 경계면에 위치될 수 있다. 일례로, 상기 머플러 필터(155)는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 머플러 필터(155)의 외주부는 상기 제 1,2 머플러(151,152)의 사이에 지지될 수 있다.
이하, 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 플랜지(132)가 포함된다. 상기 피스톤 본체(131)는 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 운동하며, 상기 피스톤 플랜지(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 전면부에는, 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 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 일 측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축 공간(P)의 타 측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대 측에 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. 또한, 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 플랜지(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 상기 프레임(110)에 마련된 단자삽입부(119c, 도 6 참조)에 삽입될 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(150)가 관통하도록 배치될 수 있다. 상기 피스톤 플랜지(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(150)로의 냉매 유입을 가이드 하는 유입 가이드부(156)가 더 포함된다. 상기 유입 가이드부(156)의 적어도 일부분은 상기 흡입 머플러(150)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 토출커버(160)에 결합되며, 상기 압축기(10)의 본체의 일 측을 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 타 측을 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.
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. 또한, 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.
또한, 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. 또한, 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 1 내지 제 4 실링부재(127,128,129a,129b)는 링 형상을 가질 수 있다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 및 실린더와 차단부재가 결합된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임 및 실린더와 차단부재가 분해된 모습을 보여주는 사시도이며, 도 7은 도 5의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 실린더(120)는 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내부에 삽입되도록 배치될 수 있다.
상기 프레임(110)에는, 축방향으로 연장되는 프레임 본체(111) 및 상기 프레임 본체(111)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 프레임 플랜지(112)가 포함된다. 달리 말하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 프레임 플랜지(112)는 상기 프레임 본체(111)의 외주면으로부터 제 1 설정각도(θ1)를 이루도록 연장될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 설정각도(θ1)는 약 90도로 형성될 수 있다.
상기 프레임 본체(111)는, 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 그 내부에는 실린더 본체(121)를 수용하는 본체수용부를 가진다. 그리고, 상기 프레임 본체(111)의 후방부에는, 상기 이너 스테이터(148)와의 사이에 배치되는 제 4 실링부재(129b)가 삽입되는 제 1 설치홈(111a)이 형성될 수 있다.
상기 프레임 플랜지(112)에는, 링 형상을 가지며 실린더(120)에 결합되는 제 1 벽(115a)과, 상기 제 1 벽(115a)의 외측으로 이격 배치되며 링 형상을 가지는 제 2 벽(115b) 및 상기 제 1 벽(115a)과 상기 제 2 벽(115b)을 연결하는 제 3 벽(115c)이 포함된다.
상기 제 1 벽(115a) 및 제 2 벽(115b)은 축 방향으로 연장되며, 상기 제 3 벽(115c)은 반경방향으로 연장될 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 내지 제 3 벽(115a,115b,115c)에 의하여 프레임공간부(115d)가 정의된다. 상기 프레임공간부(115d)는, 상기 프레임 플랜지(112)의 전단부로부터 후방을 향하여 함몰되며, 상기 토출밸브(161)를 통하여 배출되는 냉매가 유동하는 토출유로의 일부를 형성한다.
또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 프레임(110)과 주변 부품의 체결을 위하여 소정의 체결부재가 결합되는 체결홀(119a,119b)이 포함된다. 상기 체결홀(119a,119b)은 상기 제 2 벽(115b)의 외측 둘레를 따라 각각 다수 개가 배치될 수 있다.
상기 체결홀(119a,119b)에는, 상기 커버체결부재(149a)가 결합되는 제 1 체결홀(119a)이 포함된다. 상기 제 1 체결홀(119a)은 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 체결홀(119a)은 3개 형성될 수 있다.
상기 체결홀(119a,119b)에는, 상기 토출 커버(160)와 상기 프레임(110)을 체결하기 위한 소정의 체결부재가 결합되는 제 2 체결홀(119b)이 더 포함된다. 상기 제 2 체결홀(119b)은 상기 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 체결홀(119b)은 3개 형성될 수 있다.
상기 제 1,2 체결홀(119a,119b)이 상기 제 2 벽(115b)의 외측 둘레를 따라 3개가 각각 배치, 즉 프레임(110)의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 고르게 배치되므로, 상기 프레임(110)은 주변 부품, 즉 상기 스테이터 커버(149) 및 토출 커버(160)에 3점 지지되어, 안정적으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 모터 어셈블리(140)의 단자부(141d)의 인출경로를 제공하는 단자삽입부(119c)가 형성된다. 상기 단자삽입부(119c)는 상기 프레임 플랜지(112)가 전후 방향으로 절개되도록 형성된다.
상기 단자부(141d)는 상기 코일(141c)로부터 전방으로 연장되어, 상기 단자삽입부(119c)에 삽입될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상기 단자부(141d)는 상기 모터 어셈블리(140) 및 프레임(110)으로부터 외부로 노출되어, 상기 터미널(108)을 향하는 케이블에 연결될 수 있다.
상기 단자삽입부(119c)는 다수 개가 제공되며, 상기 다수 개의 단자삽입부(119c)는 상기 제 2 벽(115b)의 외측 둘레를 따라 배치될 수 있다. 상기 다수 개의 단자삽입부(119c) 중, 상기 단자부(141d)가 삽입되는 단자삽입부(119c)는 1개만 구비된다. 나머지 단자삽입부(119c)는, 상기 프레임(110)의 변형방지를 위하여 구비되는 것으로 이해된다.
일례로, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 3개의 단자삽입부(119c)가 형성된다. 이 중, 1개의 단자삽입부(119c)에는, 상기 단자부(141d)가 삽입되며, 나머지 2개의 단자삽입부(119c)에는, 단자부(141d)가 삽입되지 않도록 구성된다.
상기 프레임(110)에는, 상기 스테이터 커버(149) 또는 상기 토출 커버(160)와 체결되거나, 상기 실린더(120)와 압입 결합되는 과정에서, 많은 응력이 작용할 수 있다. 만약, 상기 프레임 플랜지(112)에, 1개의 단자삽입부(119c)만 형성되는 경우, 상기 응력이 특정 지점에 집중되어 상기 프레임 플랜지(112)에 변형이 발생될 수 있다.
따라서, 본 실시 예는, 상기 단자삽입부(119c)가 상기 프레임 플랜지(112)의 3개소에 형성되도록 함으로써, 즉 상기 프레임(110)의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 고르게 배치되도록 함으로써, 상기 응력의 집중이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기 프레임(110)에는, 상기 프레임 플랜지(112)로부터 상기 프레임 본체(111)를 향하여 경사지게 연장되는 프레임경사부(113)가 더 포함된다. 상기 프레임경사부(113)의 외면은, 상기 프레임 본체(111)의 외주면, 즉 축방향에 대하여 제 2 설정각도(θ2)를 이루도록 연장될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 설정각도(θ2)는 0도보다는 크고 90도보다는 작은 각도값으로 형성될 수 있다.
상기 프레임 연결부(113)에는, 상기 토출밸브(161)에서 배출된 냉매를 상기 실린더(120)로 가이드 하기 위한 가스홀(114)이 형성된다. 상기 가스홀(114)은 상기 프레임 연결부(113)의 내부를 관통하여 형성될 수 있다.
상세히, 상기 가스홀(114)은 상기 프레임 플랜지(112)로부터 연장되며, 상기 프레임 연결부(113)를 경유하여 상기 프레임 본체(111)까지 연장될 수 있다.
상기 가스홀(114)이 상기 프레임 플랜지(112), 프레임 연결부(113) 및 프레임 본체(111)까지 다소 두꺼운 두께를 가지는 프레임의 일부분을 통하여 형성되므로, 상기 가스홀(114)의 형성에 의하여 상기 프레임(110)의 강도가 약해지는 것을 방지할 수 있다.
상기 가스홀(114)의 연장방향은, 상기 프레임 연결부(113)의 연장방향에 대응하여, 상기 프레임 본체(111)의 내주면, 즉 축방향에 대하여 상기 제 2 설정각도(θ2)를 형성할 수 있다.
상기 가스홀(114)의 입구부(114a)에는, 상기 가스홀(114)로 유입될 냉매 중 이물을 필터링 하기 위한 토출필터(114c)가 배치될 수 있다. 상기 토출필터(114c)는, 상기 제 3 벽(115c)에 설치될 수 있다.
상세히, 상기 토출필터(114c)는 상기 프레임 플랜지(112)에 형성되는 필터 홈(117)에 설치된다. 상기 필터 홈(117)은 상기 제 3 벽(115c)으로부터 후방으로 함몰되도록 구성되며, 상기 토출필터(114c)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
달리 말하면, 상기 가스홀(114)의 입구부(114a)는 상기 필터 홈(117)에 연결되며, 상기 가스홀(114)은 상기 필터 홈(117)으로부터 상기 프레임 플랜지(112) 및 상기 프레임 연결부(113)를 관통하여 상기 프레임 본체(111)의 내주면으로 연장될 수 있다. 따라서, 상기 가스홀(114)의 출구부(114b)는 상기 프레임 본체(111)의 내주면에 연통할 수 있다.
또한, 상기 토출필터(114c)의 후방에는 필터 실링부재(118)가 설치된다. 상기 필터 실링부재(118)는 대략 링 형상을 가질 수 있다. 상세히, 상기 필터 실링부재(118)는 상기 필터 홈(117)에 놓여지며, 상기 토출필터(114c)가 상기 필터 실링부재(118)를 가압하면서, 상기 필터 홈(117)에 압입될 수 있다.
한편, 상기 프레임 연결부(113)는 상기 프레임 본체(111)의 둘레를 따라 다수 개가 구비될 수 있다. 상기 다수 개의 프레임 연결부(113) 중, 상기 가스홀(114)이 형성되는 프레임 연결부(113)는 1개만 구비된다. 나머지 프레임 연결부(113)는, 상기 프레임(110)의 변형방지를 위하여 구비되는 것으로 이해된다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 결합된다. 일례로, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)에 압입 공정에 의하여 결합될 수 있다.
상기 실린더(120)에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 본체(121)의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지(122)가 포함된다. 상기 실린더 본체(121)는, 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 상기 프레임 본체(111)의 내부에 삽입된다. 따라서, 상기 실린더 본체(121)의 외주면은 상기 프레임 본체(111)의 내주면에 대향하도록 위치될 수 있다.
상기 실린더 본체(121)에는, 상기 가스홀(114)을 통하여 유동한 가스 냉매가 유입되는 가스유입부(126)가 형성된다. 그에 따라, 상기 프레임(110)의 내주면과 상기 실린더(120)의 외주면 사이에는 베어링을 위한 가스가 유동하는 가스 포켓이 형성될 수 있다.
상세히, 상기 가스유입부(126)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 함몰하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 가스유입부(126)는 축방향 중심축을 기준으로, 상기 실린더 본체(121)의 외주면을 따라 원형의 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 상기 가스유입부(126)는 다수 개가 제공될 수 있다. 일례로, 상기 가스유입부(126)는 2개 구비될 수 있다.
상기 가스유입부(126)에는, 실린더필터부재(126c)가 설치될 수 있다. 상기 실린더필터부재(126c)는 상기 실린더(120)의 내부로 소정 크기 이상의 이물이 유입되는 것을 차단하고 냉매 중에 포함된 유분을 흡착하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 소정 크기는 1μm 일 수 있다.
상기 실린더 본체(121)에는, 상기 가스유입부(126)로부터 반경방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐(125)이 포함된다. 상기 실린더 노즐(125)은, 상기 실린더 본체(121)의 내주면까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 실린더 노즐(125)은 상기 피스톤(130)의 외주면으로 냉매를 공급하는 부분으로서 이해될 수 있다.
따라서, 상기 가스유입부(126)를 통과하면서 상기 실린더필터부재(126c)에 의하여 필터링 된 냉매는 상기 실린더 노즐(125)을 통하여 상기 실린더 본체(121)의 내주면과, 상기 피스톤 본체(131)의 외주면 사이 공간으로 유입된다. 상기 피스톤 본체(131)의 외주면으로 유동된 가스 냉매는, 상기 피스톤(130)에 부상력을 제공하여, 상기 피스톤(130)에 대한 가스 베어링의 기능을 수행한다.
상기 실린더 플랜지(122)에는, 상기 실린더 본체(121)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 제 1 플랜지(122a) 및 상기 제 1 플랜지(122a)로부터 전방으로 연장되는 제 2 플랜지(122b)가 포함된다. 이때, 상기 제 1 플랜지(122a) 보다 전방에 위치한 상기 실린더 본체(121)의 일부분을 실린더전방부(121a)라 한다.
상기 제 1 플랜지(122a)의 후방부에는 상기 제 2 실링부재(128)가 배치된다.상기 제 2 실링부재(128)는 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)의 사이에 배치되어, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)의 결합력을 증대시킬 수 있다. 상기 제 2 실링부재(128)는 도 7에 도시된 바와 같이 프레임(110)에 함몰되어 설치될 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 실린더전방부(121a) 및 상기 제 1,2 플랜지(122a,122b)는 상기 실린더(120)가 상기 프레임(110)에 압입되는 과정에서 발생될 수 있는 변형을 가능하게 하는 변형 공간부(122e)를 형성한다.
상세히, 상기 제 2 플랜지(122b)는 상기 프레임(110)의 제 1 벽(115a)의 내측면에 압입될 수 있다. 상기 압입 과정에서, 상기 제 2 플랜지(122b)는 상기 변형 공간부(122e)를 향하여 변형이 가능할 수 있다. 상기 제 2 플랜지(122b)는 상기 실린더 본체(121)의 외측으로 이격된 구성이므로 변형이 발생하더라도, 상기 실린더 본체(121)에 영향을 미치지 않게 된다. 따라서, 피스톤(130)과 상호 작용하는 실린더 본체(121)는 변형되지 않을 수 있다.
하지만, 상기 실린더(120)가 상기 프레임(110)에 결합되고 냉매의 압축과정이 진행되면, 이러한 상기 변형 공간부(122e)로 고온의 냉매가 유입되어 상기 변형 공간부(122e)가 변형되며 상기 실린더(120)에 영향을 줄 수 있다. 또한, 상기 토출커버(160)의 내부를 흐르는 고온의 냉매에서 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110) 측으로 열전달이 일어날 수 있다.
특히, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 실린더(120) 및 프레임(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성되기 때문에 열전도 계수가 크다. 그에 따라, 상기 실린더(120) 및 프레임(110)을 통해 흡입측으로 열이 전달되고, 흡입 냉매의 온도를 높여 전체적으로 압축기의 효율이 저하될 수 있다.
이러한 상기 실린더(120)의 변형 및 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)으로의 열전달을 방지하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 압축기(10)에는 차단부재(200,210)가 더 포함된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 차단부재(200, 210)는 상기 프레임(110) 및 상기 실린더(120)의 전단부에 배치된다. 상기 차단부재에는, 상기 제 1 실링부재(127)를 기준으로 내측에 위치한 제 1 차단부재(210)와, 외측에 위치한 제 2 차단부재(200)가 포함된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 차단부재(210) 및 상기 제 2 차단부재(200)는 소정의 두께를 갖는 도넛형태의 평판으로 각각 마련된다.
상기 제 1 차단부재(210)에는, 제 1 실링부재(127)와 접하는 제 1 외주면(210b)과, 상기 실린더(120)와 접하는 제 1 내주면(210a)이 포함된다. 특히, 상기 제 1 내주면(210a)은 상기 실린더 본체(121)의 실린더전방부(121a)에 접한다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 차단부재(210)는 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)의 전단부에 안착된다.
그에 따라, 상기 제 1 차단부재(210)는 상기 변형공간부(122e)로의 냉매 유동을 방지할 수 있다. 즉, 상기 제 1 차단부재(210)에 의해 상기 변형공간부(122e)로 고온의 냉매가 유동되지 않아, 상기 압축기(10)의 구동시 상기 변형공간부(122e)의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 1 차단부재(210)에는, 상기 가스홀(114)과 연통되는 가스홀연통구(211)가 포함된다. 상기 가스홀연통구(211)는 상기 필터홈(117)의 위치에 대응하도록 상기 제 1 차단부재(210)에 형성된다.
또한, 상기 제 1 차단부재(210)는 상기 프레임 공간부(115d)로 많은 토출냉매가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 상세하게는, 상기 가스홀연통구(211)를 제외한 상기 프레임 공간부(115d)의 전방부는 상기 제 1 차단부재(210)에 의해 차폐된다.
따라서, 앞서 설명한 가스 베어링의 기능을 수행하는 냉매만이 상기 가스홀연통구(211)를 통과하여 상기 가스홀(114)로 유동될 수 있다. 그에 따라, 상기 프레임(110)으로 열이 거의 전달되지 않을 수 있다.
또한, 상기 실린더전방부(121a)의 전면은 상기 제 2 플랜지(122b) 및 상기 제 1 벽(115a), 상기 제 2 벽(115b)의 전방부를 포함하는 상기 프레임(110)의 전단부보다 상기 제 1 차단부재(210)의 두께만큼 전방으로 돌출될 수 있다. 즉, 상기 제 1 차단부재(210)가 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)의 전단부에 안착되는 경우, 상기 실린더전방부(121a)의 전면과 상기 제 1 차단부재(210)의 전면은 동일평면 상에 위치될 수 있다.
상기 제 2 차단부재(200)에는, 상기 프레임(110)의 외주면과 접하는 제 2 외주면(200b)과, 제 1 실링부재(127)와 접하는 제 2 내주면(210a)이 포함된다. 도 5 및 도 7에서 상기 제 2 외주면(200b)과 상기 프레임(110)의 외주면이 축방향으로 동일평면상에 배치되는 것으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이 불과하다. 예를 들어, 상기 제 2 외주면(200b)은 상기 프레임(110)의 외주면보다 반경방향 외측으로 돌출될 수 있다.
이와 같이 상기 제 2 차단부재(200)는 상기 프레임(110)의 전면에 안착된다. 그에 따라, 상기 제 2 차단부재(200)는 상기 토출커버(160)로 유동되는 냉매의 열이 상기 프레임(110)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 2 차단부재(200)에는, 상기 제 1 체결홀(119a), 상기 제 2 체결홀(119b) 및 상기 단자삽입부(119c)와 각각 연통되는 제 1 체결홀연통구(204), 제 2 체결홀연통구(202) 및 상기 단자연통구(201)가 포함된다. 각각의 상기 제 1 체결홀연통구(204), 상기 제 2 체결홀연통구(202) 및 상기 단자연통구(201)는 상기 제 1 체결홀(119a), 상기 제 2 체결홀(119b) 및 상기 단자삽입부(119c)의 크기, 형상, 갯수 등과 대응하도록 마련된다.
상세하게는, 상기 제 1 체결홀연통구(204)는 상기 제 1 체결홀(119a)과 대응되는 위치에 각각 배치된다. 상기 제 1 체결홀(119a) 및 상기 제 1 체결홀연통구(204)에 상기 커버체결부재(149a)가 삽입되어 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임(110)이 결합될 수 있다. 이때, 상기 커버체결부재(149a)는 설계에 따라 또는 공정 오차 등으로 상기 제 1 체결홀연통구(204)까지 연장되지 않을 수 있다.
상기 제 2 체결홀연통구(202)는 상기 제 2 체결홀(119b)과 대응되는 위치에 각각 배치된다. 상기 제 2 체결홀(119b) 및 상기 제 2 체결홀연통구(202)에 상기 토출 커버(160)와 상기 프레임(110)을 체결하기 위한 소정의 체결부재가 결합될 수 있다. 상세하게는 상기 체결부재는 상기 토출커버(160), 상기 제 2 체결홀연통구(202) 및 상기 제 2 체결홀(119b)을 차례로 관통하여 결합된다.
상기 단자연통구(201)는 상기 단자삽입부(119c)와 대응되는 위치에 각각 배치된다. 상기 단자연통구(201) 및 상기 단자삽입부(119c)에는 상기 단자부(141d)가 삽입된다. 상세하게는 상기 단자부(141d)는 상기 코일(141c)로부터 전방으로 연장되어, 상기 단자연통구(201) 및 상기 단자삽입부(119c)에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 제 2 차단부재(200)는 상기 제 1 차단부재(210)와 동일한 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 차단부재(200)의 전면과 상기 제 1 차단부재(210)의 전면은 동일평면 상에 위치된다.
즉, 도 5와 같이, 상기 차단부재(200,210)가 장착된 경우, 상기 차단부재(200,210) 및 상기 실린더전방부(121a)를 포함하는 전면은 평평하게 마련된다. 그에 따라, 상기 토출커버(160)가 상기 전면에 밀착되어 결합될 수 있다.
상기 차단부재(200,210)는 열전도 계수가 작은 소재로 형성될 수 있다. 상기 차단부재(200,210)에는, 비석면 가스켓(Non-Asbestos Gasket), 플라스틱이 포함된다. 이는 예시적인 것이고 상기 차단부재(200,210)는 열전도 계수가 작은 다양한 소재 또는 열차단 코팅된 소재로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 차단부재(200,210)가 비석면 가스켓(이하, 가스켓)으로 형성되는 경우, 0.5mm정도의 두께로도 흡입온도를 3~4도 낮추는 효과가 있다. 그에 따라 압축기 내부로 유입되는 냉매의 비체적이 줄어들고 압축효율이 향상된다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부에서 냉매가 유동하는 모습을 보여주는 단면도이다.
도 8을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기(10)에서의 냉매 유동을 설명한다. 흡입 파이프(104)를 통하여 쉘(101)의 내부로 흡입된 냉매는 흡입 머플러(150)를 거쳐 피스톤(130)의 내부로 유입된다. 이때, 상기 피스톤(130)은 모터 어셈블리(140)의 구동에 의하여 축방향으로의 왕복 운동을 수행한다.
상기 피스톤(130)의 전방에 결합된 흡입 밸브(135)가 개방되면, 냉매는 압축공간(P)으로 유입되어 압축된다. 그리고, 토출 밸브(161)가 개방되면, 압축된 냉매는 상기 압축 공간(P)으로부터 배출된다.
배출된 냉매 중 일부의 냉매는 상기 프레임(110)의 프레임공간부(115d)로 유동된다. 그리고, 나머지 대부분의 냉매는 상기 토출커버(160)의 토출공간(160a)을 거치며, 상기 커버파이프(162a) 및 루프파이프(162b)를 경유하여, 상기 토출 파이프(105)를 통하여 배출된다.
이때, 상기 프레임(110)의 프레임공간부(115d)로 유동되는 일부의 냉매는 상기 제 1 차단부재(210)에 의해, 상기 가스홀연통구(211)를 통해서면 상기 프레임공간부(115d)로 유동될 수 있다. 즉, 매우 적은 냉매만이 상기 프레임공간부(115d)로 유동되어 상기 가스홀(114)로 유입되고, 상기 실린더(120)의 내주면과 상기 피스톤(130)의 외주면 사이로 공급되어 가스 베어링의 기능을 수행하게 된다.
특히, 상기 프레임(110)의 프레임공간부(115d)로 유동되는 일부의 냉매는 상기 제 1 차단부재(210)에 의해, 상기 변형공간부(122e)로 유동되지 않아 상기 실린더(120)의 변형이 방지된다,
또한, 상기 제 1 차단부재(210) 및 상기 제 2 차단부재(200)에 의해, 상기 토출커버(160)로 유동되는 냉매의 열이 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 고온의 토출 냉매의 열이 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)으로 전달되는 것이 방지되어, 흡입 냉매의 온도를 비교적 낮출 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 효율이 높아진다.
10 : 압축기 110 : 프레임
111 : 프레임 본체 112 : 프레임 플랜지
120 : 실린더 121 : 실린더 본체
122 : 실린더 플랜지 122e : 변형공간부
127 : 제 1 실링부재 200,210 : 차단부재

Claims (12)

  1. 축방향으로 왕복운동하는 피스톤;
    상기 피스톤에 의하여 냉매가 압축되는 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 압축공간에서 배출된 냉매가 유동되는 토출공간을 형성하는 토출커버;
    내측에 상기 실린더가 수용되고, 전방에 상기 토출커버가 결합되는 프레임; 및
    상기 압축공간에서 배출된 냉매의 열이 상기 프레임 및 상기 실린더로 전달되는 것을 방지하도록, 상기 토출커버와 상기 프레임 및 상기 실린더의 사이에 배치되는 차단부재;
    가 포함되는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단부재는 상기 프레임 및 상기 실린더의 전단부를 덮는 평판으로 마련된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 토출커버의 사이에 배치되는 실링부재를 더 포함하고,
    상기 차단부재에는, 반경방향으로 상기 실링부재의 내측에 배치되는 제 1 차단부재와, 상기 실링부재의 외측에 배치되는 제 2 차단부재가 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 차단부재에는, 상기 실린더와 접하는 제 1 내주면과, 상기 실링부재에 접하는 제 1 외주면이 포함되고,
    상기 제 2 차단부재에는, 상기 실링부재와 접하는 제 2 내주면과, 상기 프레임의 외주면과 접하는 제 2 외주면이 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프레임에는, 상기 실린더 및 상기 피스톤으로 가스 베어링의 기능을 하는 냉매을 가이드하기 위한 가스홀이 형성되고,
    상기 제 1 차단부재에는, 상기 압축공간에서 배출된 냉매 중 일부가 상기 가스홀로 유동되기 위한 가스홀연통구가 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 프레임에는, 상기 토출커버와 체결되기 위한 소정의 체결부재가 결합되는 체결홀이 형성되고,
    상기 제 2 차단부재에는, 상기 체결부재가 관통되어 상기 체결홀에 결합되기 위한 체결홀연통구가 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더에는, 상기 피스톤이 수용되는 실린더 본체 및 상기 실린더 본체의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지가 포함되고,
    상기 프레임에는, 상기 실린더 본체가 수용되는 프레임 본체 및 상기 프레임 본체의 전방부 외측으로 연장되는 프레임 플랜지가 포함되어,
    상기 차단부재는 상기 프레임 플랜지 및 상기 실린더 플랜지의 전단부에 안착되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 차단부재는 상기 실린더 본체의 내주면에서 상기 프레임 플랜지의 외주면까지 반경방향으로 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 실린더 플랜지에는, 상기 실린더 본체의 외주면으로부터 반경방향으로 연장되는 제 1 플랜지와, 상기 제 1 플랜지로부터 축 방향으로 연장되는 제 2 플랜지가 포함되고,
    상기 실린더 본체에는, 상기 제 1 플랜지가 형성된 일 측으로부터 전단부를 향하여 연장되는 실린더전방부가 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 실린더에는, 상기 실린더전방부와, 상기 제 1 플랜지 및 상기 제 2 플랜지에 의해 형성되는 변형 공간부가 포함되고,
    상기 차단부재는 상기 변형 공간부로 냉매가 유동되는 것을 방지하도록, 상기 변형 공간부의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단부재는 상기 실린더 및 상기 프레임보다 열전도 계수가 작은 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 차단부재에는, 비석면 가스켓, 플라스틱 및 열차단 코팅된 소재 중 적어도 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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