KR100550535B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기는 일단이 피스톤 본체 내부에 위치되고 타단이 외부로 돌출되어 형성된 소음필터가 설치되고, 상기 소음필터의 타단에 홀이 형성됨과 아울러 공명챔버가 상기 홀이 형성된 소음필터의 타단을 감싸도록 형성되기 때문에 특정 주파수 대역의 소음을 효율적으로 감소시키는 효과가 있다.

리니어 압축기, 실린더, 피스톤, 머플러, 소음필터, 홀, 공명기

Description

리니어 압축기{Linear compressor}

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 도시된 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조가 도시된 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조가 도시된 단면도,

도 4는 종래의 리니어 압축기와 본 발명의 리니어 압축기에서 주파수에 따른 소음이 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2 : 실린더 4 : 피스톤

52 : 머플러 52a : 소음필터

52b : 공명챔버 52h : 홀

54 : 지지부재

본 발명은 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시킴에 따라 발생되는 소음을 저감시키기 위하여 피스톤 일측에 머플러가 설치되는 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 머플러의 구조를 단순화함과 아울러 소음 저감 효과를 높일 수 있는 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 공기나 냉매 가스 등의 유체를 압축시키는 기계로써, 일례로 리니어 압축기(Linear compressor)는 모터의 직선 구동력이 피스톤에 전달되어 피스톤이 실린더 내부에 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 흡입하여 압축하게 되는데, 크게 냉매 가스를 압축시키는 압축부와, 상기 압축부에 구동력을 공급하는 구동부로 나뉘어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 도시된 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조가 도시된 단면도이다.

종래 기술에 따른 리니어 압축기는 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 밀폐용기(1) 내부에 지지되도록 설치되는 실린더(2)와, 상기 실린더(2) 내부에 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 피스톤(4)과, 상기 피스톤(4)의 후단에 설치되어 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에 형성된 압축공간(P) 측으로 냉매가 유입되도록 하는 흡입밸브(6)와, 상기 실린더(2)의 후단에 설치되어 상기 압축공간(P)의 냉매가 토출되도록 하는 토출밸브 어셈블리(8)와, 상기 피스톤(4)의 선단에 연결되도록 설치되어 상기 피스톤(4)의 직선 왕복 운동되도록 동력을 공급하는 리니어 모터(10)와, 상기 피스톤(4)의 선단 내부에 중공의 소음관(12a)이 삽입되도록 설치되어 소음을 저감시키는 머플러(12)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 피스톤(4)은 원통형의 피스톤 본체(4a)와, 상기 피스톤 본체(4a)와 연결된 원기둥 형상으로 내부에 냉매가 유동될 수 있도록 흡입통로(4h)가 형성된 피스톤 헤드(4b)로 이루어지며, 상기 피스톤 본체(4a)는 상기 리니어 모터(10)와 연결되도록 설치되어 상기 리니어 모터(10)의 구동력에 의해 직선 왕복 운동하게 됨과 아울러 상기 피스톤 헤드(4b)는 상기 실린더(2) 내부에서 이동되면서 상기 압축공간(P)을 형성하게 된다.

그리고, 상기 머플러(12)는 원통형의 소음관(12a)과, 상기 소음관(12a)이 중앙에 연결되어 내부에 소음을 공명시킬 수 있도록 공간이 형성된 소음챔버(12b)와, 상기 소음챔버(12b) 내부에 돌출되어 중앙이 개방되도록 형성된 플레이트 형상의 격벽(12c)으로 이루어지며, 상기 머플러(12)는 상기 소음관(12a)이 상기 피스톤 본체(4a) 내부에 삽입됨과 아울러 상기 소음챔버(12b)가 상기 피스톤 본체(4a)에 고정되도록 설치된다.

이때, 상기 소음관(12a)은 중심선이 일치하도록 상기 소음챔버(12b) 중앙에 정확하게 용접되고, 상기 격벽(12c)은 상기 소음챔버(12b) 내부에 중심을 향하여 돌출되도록 형성되되, 상기 소음챔버(12b) 내부에 형성된 격벽(12c)의 개수를 조절하여 상기 리니어 모터(10)의 특정 작동 주파수에서 발생되는 소음을 줄일 수 있을 뿐 아니라 상기 소음챔버(12b)의 직경과 상기 소음관(12a)의 직경을 조절하여 소음 감소량을 조절할 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 리니어 압축기는 상기 리니어 모터(10)가 작동됨에 따라 상기 피스톤(4)이 상기 실린더(2) 내부에서 직선 왕복 운동하게 되기 때문에 냉매 가스는 압력차에 의해 상기 머플러(12)와 피스톤 본체(4a) 및 흡입통로(4h)를 통과하여 상기 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 상기 토출밸브 어셈블리(8)를 통과하여 토출된다.

이때, 상기 피스톤(4)의 움직임에 따라 냉매 가스가 유동되면서 소음이 발생되는데, 상기 압축공간(P)에서 발생되는 소음은 상기 피스톤(4)을 따라 상기 머플러(12)를 통과하면서 저감되되, 소음은 상기 소음관(12a)을 통과한 다음, 상기 소음챔버(12b)로 전달되어 상기 소음챔버(12b) 및 격벽(12c)의 상호작용에 의해 소음이 저감된다.

그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조는 내부에 소음을 저감시킬 수 있도록 공간이 형성된 소음챔버(12b) 중앙에 원통형의 소음관(12a)이 연결되고, 상기 소음챔버(12b) 내부에 하나 이상의 격벽(12c)이 형성되도록 하기 때문에 구조가 복잡하여 제조하기 어려울 뿐 아니라 냉매 가스가 유동되면서 유동손실이 커져 압축효율을 저감시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유동손실을 줄일 수 있도록 머플러의 구조를 단순화함과 아울러 소음저감효과를 높일 수 있는 리니어 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기는 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하도록 설치된 피스톤과; 상기 피스톤에 고정되고, 일단이 상기 피스톤 내부에 위치되며 타단이 상기 피스톤의 외부에 위치되어 유체를 소통시키되, 타단에 외벽을 관통하는 홀이 형성된 머플러를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조가 도시된 단면도이고, 도 4는 종래의 리니어 압축기와 본 발명의 리니어 압축기에서 주파수에 따른 소음이 도시된 그래프이다.

상기 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조는 도 3에 도시된 바와 같이 밀폐용기(도 1의 1) 내부에 지지되도록 설치되는 실린더(도 1의 2)와, 상기 실린더(2) 내부에 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 피스톤(4)과, 상기 피스톤(4)의 후단에 설치되어 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에 형성된 압축공간(도 1의 P) 측으로 냉매가 유입되도록 하는 흡입밸브(6)와, 상기 실린더(2)의 후단에 설치되어 상기 압축공간(P)의 냉매가 토출되도록 하는 토출밸브 어셈블리(도 1의 8)와, 상기 피스톤(4)의 선단에 연결되도록 설치되어 상기 피스톤(4)의 직선 왕복 운동되도록 동력을 공급하는 리니어 모터(도 1의 10)와, 일단이 상기 피스톤(4) 내부에 위치되고 타단이 상기 피스톤(4) 외부에 위치되는 머플러(52)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 머플러(52)는 피스톤본체(4a)에 연결되어 고정되고, 상기 피스톤(4)의 내부에 위치되는 소음필터(52a)와, 상기 피스톤(4)의 외부에 위치되는 공명챔버(52b)로 구성되고, 상기 소음필터(52a)와 상기 공명챔버(52b)는 일체로 형성됨과 아울러, 유체가 이동될 수 있도록 중공이 형성된다.
특히 상기 소음필터(52a)는 일단이 상기 피스톤(4)의 내부에 위치되되 타단은 상기 피스톤(4) 밖으로 돌출되어 위치되고, 상기 공명챔버(52b)는 상기 소음필터(52a)의 타단에 일체로 형성된다.
그리고 상기 소음필터(52a) 및 상기 공명챔버(52b)는 각각 원통형으로 형성되고, 상기 소음필터(52a)의 타단은 상기 공명챔버(52b)의 내측으로 돌출되어 형성되며, 상기 공명챔버(52b)의 내측에 형성된 상기 소음필터(52a)의 타단에는 홀(52h)이 형성된다.
여기서 상기 홀(52h)는 상기 소음필터(52a)의 외벽을 관통하여 형성되고, 본 실시예에서는 상기 소음필터(52a)의 반경 방향으로 형성된다.
특히 상기 소음필터(52a)의 중심축과 상기 공명챔버(52b)의 중심축은 서로 일치되고, 상기 소음필터(52a)의 일단/타단 및 상기 공명챔버(52b)의 타단은 개방되어 형성된다.

이때, 미도시된 도면 부호는 도 1을 참조로 하여 설명한다.

상기 피스톤(4)은 원통형의 피스톤 본체(4a) 및 원기둥 형상의 피스톤 헤드(4b)로 이루어지되, 상기 피스톤 헤드(4b)에는 냉매 가스가 상기 압축공간(P)으로 유동될 수 있도록 다수개의 흡입통로(4h)가 형성되어 상기 실린더(2) 내부에서 직선 왕복 운동하게 된다.

여기서 상기 피스톤(4)의 왕복운동에 의해 유체는 상기 공명챔버(52b) 및 상기 소음필터(52a)를 통해 상기 피스톤(4) 내부로 유동된다.

이때, 상기 소음필터(52a)는 일단과 타단이 개방된 원통형상으로 형성되고, 상기 공명챔버(52b)는 타단이 개방된 반면 일단이 막혀진 원통형상으로 형성되며, 상기 공명챔버(52b)의 직경이 상기 소음필터(52a)의 직경보다 더 크게 형성되어 상기 소음필터(52a)를 통과한 소음이 상기 홀(52h)을 통하여 상기 공명챔버(52b)로 확산되면서 상쇄되도록 한다.

아울러, 상기 홀(52h)은 상기 소음필터(52a)의 타단에 형성되고, 상기 홀(52h)이 형성되는 위치 및 상기 홀(52h)의 크기를 조절하여 상기 리니어 모터(10)의 특정 작동 주파수에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있고, 상기 소음필터(52a)에 복수개의 홀(52h)이 형성되도록 함과 아울러 상기 홀(52h)의 크기를 다양하게 형성시킬 수도 있다.
그리고 상기 홀(52h)은 상기 원통형으로 형성된 소음필터(52b)의 반경방향으로 형성된다.

그리고 상기 소음필터(52a)의 일단은 상기 피스톤본체(4a)의 내부로 길게 형성된 소음관(52c)이고, 상기 소음필터(52a)와 상기 피스톤 본체(4a) 사이에는 지지부재(54)가 삽입되어 상기 피스톤본체(4a)의 타단 일부를 차폐한다.
여기서 상기 소음필터(52a)는 상기 지지부재(54)를 관통하여 설치되되, 상기 지지부재(54)에 고정되고, 상기 지지부재(54)는 상기 피스톤본체(4a)의 타단에 체결고정된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

상기 리니어 모터(도 1의 10)가 작동됨에 따라 상기 피스톤(4)은 머플러(52)와 함께 상기 실린더(2) 내부에서 직선 왕복 운동하게 되고, 냉매 가스는 압력차에 의해 상기 머플러(52)와 피스톤 본체(4a) 내부 및 흡입통로(4h)를 통과하여 상기 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출밸브 어셈블리(도 1의 8)를 통과하여 토출된다.

여기서, 상기 피스톤(4)의 움직임에 따라 냉매 가스가 유동되면서 소음이 발생되는데, 상기 압축공간(P)에서 발생되는 소음은 상기 피스톤(4)을 따라 상기 머플러(52)를 통과하면서 저감되고, 상기 소음은 상기 소음필터(52a)의 소음관(52c)을 통해 상기 공명챔버(52b) 측으로 전파된다.
이때, 상기 피스톤본체(4a)는 상기 지지부재(54)에 의해 타단 일부가 차폐되는 바, 상기 소음은 상기 소음필터(52a)를 통해서만 상기 피스톤본체(4a) 외부로 전파된다.
여기서 소음관(52c)을 통과한 소음은 상기 소음필터(52a)의 타단 및 홀(52h)을 통과하면서 상기 공명챔버(52b)와 상호작용되어 저감된다.
특히 상기 피스톤(4)이 도 3에서 좌우방향으로 왕복 운동될 때, 상기 소음필터(52a)의 홀(52h)을 통해 전파되는 소음은 상기 피스톤(4)의 진행방향과 직교되는 방향으로 전파되고, 상기 홀(52h)을 통과한 후에는 상기 공명챔버(52b)의 내벽과 상호작용되어 저감된다.
즉, 상기 소음필터(52a)를 통과하는 소음 중 일부는 상기 소음필터(52a)의 타단을 통해 전파되고, 나머지는 상기 소음필터(52a)의 홀(52h)을 통해 전파된다.

물론, 상기 소음필터(52a)는 상기 홀(52h)의 형성 위치 및 개수에 따라 저감되는 소음의 주파수 대역이 달라지도록 조절할 수 있다.

구체적으로, 상기와 같이 본 발명에 따른 소음저감구조를 지닌 리니어 압축기에서 발생되는 소음을 도 4를 참조로 하여 살펴보면, 다양한 주파수 대역에 대해 발생되는 소음를 비교적 균일하게 감소시킬 뿐 아니라 종래 기술에 따른 소음저감구조를 지닌 리니어 압축기와 비교하여 고주파수 대역에 대해 발생되는 소음을 대폭 감소시킬 수 있는 것을 볼 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기는 일단이 피스톤 본체 내부에 위치되고 타단이 외부로 돌출되어 형성된 소음필터가 설치되고, 상기 소음필터의 타단에 홀이 형성됨과 아울러 공명챔버가 상기 홀이 형성된 소음필터의 타단을 감싸도록 형성되기 때문에 특정 주파수 대역의 소음을 효율적으로 감소시키는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 리니어 압축기는 소음필터와 공명챔버가 일체로 형성됨과 아울러 상기 소음필터의 타단 및 상기 소음필터의 타단에 형성된 공명챔버의 타단이 개방되게 형성되어 구조가 단순하고 제작이 용이한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 리니어 압축기는 종래의 머플러와 같이 소음필터 및 공명챔버가 내부에 별도의 구획 및 굴곡이 없도록 형성되기 때문에 유로 저항에 의한 손실을 감소시키고 압축 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하도록 설치된 피스톤과,

   상기 피스톤에 고정되고, 일단이 상기 피스톤 내부에 위치되고 타단이 상기 피스톤의 외부에 위치되어 유체를 소통시키되, 타단에 외벽을 관통하는 홀이 형성된 머플러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 홀은 상기 머플러의 반경방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 머플러는 일단이 상기 피스톤의 내부에 위치되고 타단이 상기 피스톤의 외부에 위치되며, 상기 홀이 형성된 소음필터와;

   상기 소음필터의 홀과 소정간격 이격되어 상기 홀을 감싸는 공명챔버로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 공명챔버는 상기 소음필터의 타단 둘레를 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 공명챔버는 상기 소음필터와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 공명챔버는 일단이 상기 소음필터와 연결되어 폐쇄되고, 타단이 개방되게 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 홀은 복수개 형성되고, 상기 복수개의 홀 중 적어도 어느 하나는 나머지와 다른 직경으로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 피스톤의 타단에는 지지부재가 설치되어 상기 피스톤 내부를 차폐하고, 상기 머플러는 상기 지지부재를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.

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