KR100273361B1 - 리니어 압축기의 냉각구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기의 냉각구조에 관한 것으로, 종래에는 피스톤이 실린더내를 왕복운동하면서 냉매가스를 압축하여 토출시키는 과정에서 높은 열을 발생시키게 되며 이 발생된 열이 실린더의 외주면에 결합된 모터에 전달됨으로써 모터의 구성하는 마그네트의 모터상수 값이나 권선코일의 저항값이 증가하여 모터의 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 실린더의 내부에 냉각유로를 형성하고 이 냉각유로에 순환.공급되는 오일을 흐르게 하여 실린더를 냉각시킴으로써 실린더에서 냉매가 압축되는 과정에서 발생되는 고온의 열이 모터로 전달되는 것을 감소시켜 모터의 과열 방지로 인하여 모터의 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 압축기의 냉각구조
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 냉매가스를 압축하는 과정에서 실린더에서 발생되는 고온의 열이 모터로 전달되는 것을 최소화할 수 있도록 한 리니어 압축기의 냉각구조에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 기체를 압축하는 기계이다. 상기 압축기의 일예로 리니어 압축기는 리니어 모터의 구동력에 의해 피스톤이 실린더내를 왕복 운동하면서 실린더내로 냉매가스를 흡입하고 압축하여 고온고압의 상태로 변화시켜 토출시키게 된다.
도 1은 종래 리니어 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 리니어 압축기는 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐용기(1)의 내부에 원통형의 인너케이스(2)가 결합되며, 상기 인너케이스(2)의 일측에 플랜지(3)가 복개되고, 상기 인너케이스(2)내부에 위치하도록 상기 플랜지(3)에 실린더(4)가 결합된다. 상기 실린더(4)의 외주면에는 코일(5)이 권선된 내측고정자(6)가 결합되며 상기 내측고정자(6)와 소정의 공극을 두고 인너케이스(2)의 내경에 외측고정자(7)가 결합된다. 상기 내측고정자(6)와 외측고정자(7)사이의 공극에 마그네트(8)가 삽입되며 그 마그네트(8)는 소정의 두께를 갖는 원통형의 마그네트패들(9)에 부착된다. 상기 마그네트패들(9)의 일측에는 마그네트패들(9)을 지지,복개하는 패들커버(10)가 결합되고 그 패들커버(10)의 일측면에는 실린더(4)의 내경에 삽입되는 피스톤(11)이 결합된다. 상기 플랜지(3)가 일측에 복개된 인너케이스(2)의 타측에는 가운데 관통공(12a)이 형성된 복개판(12)이 결합되고, 상기 패들커버(10)와 복개판(12)사이에 그리고 패들커버(10)와 내측고정자(6)사이에는 모터의 구동력을 탄성에너지로 저장될 수 있도록 하는 스프링(S)이 각각 결합된다. 상기 실린더(4)의 일측에는 압축된 냉매가스가 일정압이 되면 토출시키게 되는 토출장치(V)가 결합되며, 상기 밀폐용기(1)의 저면에는 오일(0)이 채워져 있고, 상기 인너케이스(2)는 내부에서 발생되는 진동이 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 밀폐용기(1)에 댐핑수단(D)에 의해 지지된다.
상기한 바와 같은 리니어 압축기는 모터를 구성하는 권선 코일(5)에 전류가 인가되면 상호작용에 의해 마그네트(8)가 직선 운동하게 된다. 상기 마그네트(8)의 직선운동에 의해 이와 함께 연동되는 피스톤(11)이 실린더(4)내를 왕복 운동하면서 피스톤(11)내에 형성된 흡입유로(F)를 통해 냉매가스가 실린더(4)내로 흡입되어 압축되고 토출장치(V)를 통해 토출된다.
한편, 상기 냉매가스를 압축하는 과정에서 슬라이딩이 많이 일어나는 피스톤(11)과 실린더(4)의 접촉면 등에 슬라이딩이 원활하게 이루어지도록 오일이 공급되며, 이 오일이 공급되는 과정은 다음과 같다.
먼저, 상기 피스톤(11)의 왕복운동에 따라 발생되는 진동에 의해 인너케이스(2)의 하면에 결합된 오일펌퍼(13)가 밀폐용기(1) 저면에 채워진 오일을 펌핑하게 된다. 이 펌핑된 오일은 오일펌퍼(13)에 연결된 연결관(14)과 이에 연통되도록 실린더(4)의 일측에 형성된 오일유입구멍(4a)을 통해 피스톤(11)의 외주면에 형성된 오일공급홈(11a)으로 유입된다. 이 오일공급홈(11a)으로 유입된 오일은 피스톤(11)의 왕복운동과 함께 피스톤(11) 외주면과 실린더(4) 내주면의 접촉면에 공급되어 윤활 및 냉각작용을 하게 되고, 이는 다시 오일공급홈(11a)으로 유입되어 실린더(4)의 타측에 형성된 오일유출구멍(4b)과 이에 연통된 오일토출관(15)을 통해 토출된다. 이 토출된 오일은 밀폐용기(1)의 저면으로 재유입되며 이는 다시 오일펌퍼(13)에 의해 슬라이딩부분에 다시 공급된다. 이와 같이, 오일이 순환과정은 거치면서 슬라이딩 부분에 공급되어 윤활 및 냉각 작용을 하게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 구조에서 피스톤(11)이 실린더(4)내를 왕복 운동하면서 냉매가스를 압축하여 토출시키는 과정에서 높은 열을 발생시키게 되며 이 발생된 열이 실린더(4)의 외주면에 결합된 내측고정자(6), 외측고정자(7) 그리고 마그네트(8) 등으로 구성되는 모터에 전달됨으로써 모터를 구성하는 마그네트(8)의 모터상수 값이나 권선 코일(5)의 저항값이 증가하여 모터의 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 냉매가스를 압축하는 과정에서 실린더에서 발생되는 고온의 열이 모터로 전달되는 것을 최소화할 수 있도록 한 리니어 압축기의 냉각구조를 제공함에 있다.
제1도는 일반적인 리니어 압축기의 일예를 도시한 단면도.
제2도는 본 발명의 리니어 압축기의 냉각구조가 구비된 압축기의 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
4 : 실린더 4c : 테두리홈
4d : 오일유입구멍 4e : 연결구멍
4f : 오일유출구멍 6 : 내측고정자
11 : 피스톤 13 : 오일펌퍼
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 저면에 오일이 채워진 밀폐용기내에 장착되어 냉매가스가 압축되는 실린더와 상기 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤과 상기 실린더의 외주면에 결합되는 모터와 상기 오일을 펌핑하는 오일펌퍼를 포함하여 구성되어 모터의 구동력에 의해 피스톤이 실린더내를 직선 왕복 운동하면서 냉매가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 리니어 압축기에 있어서; 상기 실린더에서 발생되는 열이 모터에 전달되는 것을 차단하도록 상기 오일펌퍼에서 펌핑된 오일이 상기 실린더내부를 순환 유동하도록 실린더에 냉각유로를 형성하고 상기 냉각유로를 순환 유동하는 오일의 일부가 상기 실린더와 피스톤사이에 공급되도록 피스톤의 외주면에 오일공급홈을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 냉각구조가 제공된다.
상기 냉각유로는 모터가 결합되는 실린더의 외주면에 소정의 폭과 깊이를 갖도록 형성된 테두리홈과, 상기 오일펌퍼에서 펌핑된 오일이 상기 테두리홈으로 유입되도록 형성된 오일유입구멍과, 상기 테두리홈과 상기 실린더에 삽입되는 피스톤의 외주면에 형성된 오일공급홈을 연통시키는 연결구멍과, 상기 테두리홈에 유입된 오일이 실린더외부로 유출되도록 테두리홈과 외부를 연통시키는 오일유출구멍으로 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 압축기의 냉각구조가 제공된다.
이하, 본 발명의 리니어 압축기의 냉각구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 리니어 압축기의 냉각구조는, 도 2에 도시한 바와 같이, 냉매가스가 압축되는 실린더(4)와 상기 실린더(4)의 내부에서 왕복운동하는 피스톤(11)과 상기 실린더(4)의 외주면에 결합되는 모터를 포함하여 구성되어 모터의 구동력에 의해 피스톤(11)이 실린더(4)내를 왕복 운동하면서 냉매가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 구조는 종래와 같다. 그리고 상기 실린더(4)에서 발생되는 열이 모터에 전달되는 것을 차단하도록 실린더(4)에 냉각유로를 형성하고, 상기 냉각유로에 실린더(4)와 피스톤(11)사이에 공급되는 오일이 흐르도록 한 구조이다. 즉, 상기 피스톤(11)의 외주면에 소정의 폭과 깊이를 갖는 오일공급홈(11a)이 형성되고 그 오일공급홈(11a)과 실린더(4)의 내주면에 의해 형성되는 공간으로 상기 냉각유로로 유입된 오일이 공급되도록 한 구조이다.
상기 냉각유로는 모터의 내측고정자(6)가 결합되는 실린더(4)의 외주면에 소정의 폭과 깊이로 형성된 테두리홈(4c)과, 오일펌퍼(13)에서 펌핑된 오일이 상기 테두리홈(4c)으로 유입되도록하는 오일유입구멍(4d)과, 상기 테두리홈(4c)과 실린더(4)에 삽입된 피스톤(11)의 외주면에 형성된 오일공급홈(11a)과 연통되도록하는 연결구멍(4e)과, 상기 테두리홈(4c)에 유입된 오일이 외부로 유출되도록 테두리홈(4c)과 연통되게 형성된 오일유출구멍(4f)으로 이루어진다.
상기 테두리홈(4c)은 내측고정자(6)의 길이보다 작은 길이로 형성됨이 바람직하며, 상기 오일유입구멍(4d)은 오일펌퍼(13)와 연결된 연결관(14)과 연통된다. 그리고 상기 연결구멍(4e)은 테두리홈(4c)을 이루는 저면에 방사형으로 다수개 형성됨이 바람직하고, 상기 오일공급홈(11a)은 종래와 같이 피스톤(11)의 외주면에 소정의 길이와 깊이로 형성되며 이 오일공급홈(11a)은 실린더(4)에 삽입되어 실린더(4)의 내주면과 함께 오일이 저장될 수 있는 공간을 이루며, 상기 연결구멍(4e)은 상기 오일공급홈(11a)과 실린더(4)의 테두리홈(4c)을 연통시키도록 실린더(4)에 형성된다. 그리고 상기 오일유출구멍(4f)은 실린더(4)의 외부로 오일을 토출시키는 오일토출관(15)과 연통된다.
상기 실린더(4)의 외주면에는 종래 구조와 같이 내측고정자(6)가 결합되며 그 상측에 위치하도록 인너케이스(2)의 내측에 외측고정자(7)가 결합되며 내측고정자(6)와 외측고정자(7)사이에 마그네트(8)가 삽입된다.
이하, 본 발명의 리니어 압축기의 냉각구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 리니어 압축기는 종래와 같이 인가되는 전류에 의해 모터가 작동하게 되면 모터의 작동에 의해 피스톤(11)이 실린더(4)내부를 왕복 운동하면서 냉매가스를 실린더(4)내로 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다. 이때 실린더(4)내에서 냉매가스가 압축되는 과정에서 많은 열이 발생되며, 이 발생된 열은 실린더(4)를 통해 모터 및 기타 부품에 전달된다.
한편, 상기 압축기의 작동 중, 내부 부품의 슬라이딩되는 부분에 밀폐용기(1)의 저면에 채워진 오일이 순환,공급되며, 이 순환,공급되는 오일에 의해 상기 실린더(4)에서 발생되는 열을 냉각시켜 실린더(4)에서 발생된 열이 모터로 전달되는 것을 감소시키게 된다. 상기 오일이 순환,공급되는 과정은 오일펌퍼(13)의 펌핑에 의해 밀폐용기(1)의 저면에 채워진 오일이 연결관(14)과 실린더(4)의 일측에 형성된 오일유입구멍(4d)을 통해 테두리홈(4c)으로 유입된다. 이 테두리홈(4c)에 유입된 오일은 실린더(4)의 외주면을 유동하면서 실린더(4)에서 발생된 열을 냉각시키게 되고, 더불어 일부의 오일은 연결구멍(4e)을 통해 오일공급홈(11a)으로 유입되어 실린더(4)와 피스톤(11)사이에서 윤활 및 냉각작용을 하여 오일유출구멍(4f)과 오일토출관(15)을 통해 밀폐용기(1)의 저면으로 재유입된다. 이 밀폐용기(1)의 저면에 유입된 오일은 오일펌퍼(13)의 펌핑에 의해 상기한 바와 같은 과정을 반복적으로 순환하게 된다.
상기한 바와 같이, 실린더(4)에서 발생되는 열을 슬라이딩부분에 공급되는 오일을 이용하여 냉각시키게 됨으로써 실린더(4)에서 발생되는 열이 모터로 전달되는 것을 감소시키게 된다. 이로 인하여 모터의 과열을 방지하게 되어 모터의 효율을 높일 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 압축기의 냉각구조는 실린더에서 냉매가 압축되는 과정에서 발생되는 고온의 열이 모터로 전달되는 것을 감소시켜 모터의 과열을 방지하게 됨으로써 모터의 효율을 높이게 되어 압축효율 및 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 저면에 오일이 채워진 밀폐용기내에 장착되어 냉매가스가 압축되는 실린더와 상기 실린더의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤과 상기 실린더의 외주면에 결합되는 모터와 상기 오일을 펌핑하는 오일펌퍼를 포함하여 구성되어 모터의 구동력에 의해 피스톤이 실린더내를 직선 왕복 운동하면서 냉매가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 리니어 압축기에 있어서; 상기 실린더에서 발생되는 열이 모터에 전달되는 것을 차단하도록 상기 오일펌퍼에서 펌핑된 오일이 상기 실린더내부를 순환 유동하도록 실린더에 냉각유로를 형성하고 상기 냉각유로를 순환 유동하는 오일의 일부가 상기 실린더와 피스톤사이에 공급되도록 피스톤의 외주면에 오일공급홈을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 냉각구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉각유로는 모터가 결합되는 실린더의 외주면에 소정의 폭과 깊이를 갖도록 형성된 테두리홈과, 상기 오일펌퍼에서 펌핑된 오일이 상기 테두리홈으로 유입되도록 형성된 오일유입구멍과, 상기 테두리홈과 상기 실린더에 삽입되는 피스톤의 외주면에 형성된 오일공급홈을 연통시키는 연결구멍과, 상기 테두리홈에 유입된 오일이 실린더외부로 유출되도록 테두리홈과 외부를 연통시키는 오일유출구멍으로 이루어짐을 특징으로 하는 리니어 압축기의 냉각구조.
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