KR100579584B1 - 리니어 압축기의 토출 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출 어셈블리는 실린더를 개폐하기 위한 토출 밸브와; 유체 토출홀이 형성된 토출 플래넘과; 상기 토출 밸브를 상기 토출 플래넘에 탄성 지지시키는 토출 스프링과; 상기 토출 밸브의 과다 열림을 제한하도록 상기 토출 스프링에 형성된 스토퍼를 포함하여 구성되어, 토출 스프링이 토출 플래넘을 과다하게 누르지 않게 되어, 신뢰성이 향상되는 이점이 있고, 토출 밸브의 과다 열림시 발생될 수 있는 토출 밸브와 실린더의 소음을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.
리니어 압축기, 토출 어셈블리, 토출 스프링, 토출 플래넘, 토출 밸브, 스토퍼

Description

리니어 압축기의 토출 어셈블리{Discharge assembly of linear compressor}
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 토출 어셈블리의 확대 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 토출 어셈블리가 장착된 리니어 압축기 일실시예의 단면도,
도 4는 도 3에 도시된 토출 어셈블리 제 1 실시예의 확대 단면도,
도 5는 도 3에 도시된 토출 어셈블리 제 2 실시예의 확대 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50: 밀폐 용기 60; 리니어 압축부
62: 실린더 64: 실린더 블록
65: 토출 어셈블리 66: 토출 밸브
68: 토출 스프링 69: 토출 스프링의 일단
70: 토출 스프링의 타단 71: 스토퍼
74: 토출 플래넘 77: 토출 커버
80: 피스톤 81: 유체 흡입 유로
82: 흡입 포트 83: 흡입 밸브
84: 체결볼트 87: 플랜지
100: 리니어 모터 C: 압축실
본 발명은 리니어 압축기의 토출 밸브 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 토출 밸브를 탄성 지지하는 토출 스프링이 토출 밸브의 과다 열림을 제한하는 리니어 압축기의 토출 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 리니어 압축기(Linear compressor)는 리니어 모터의 직선 구동력을 이용하여 실린더 내부에서 피스톤을 직선 왕복 운동시키면서 유체를 흡입하고 압축하여 토출하는 기기이다.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 단면도이다.
종래 기술에 따른 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(2)와, 상기 밀폐용기(2)의 내부에 위치되어 냉매 가스 등의 유체(이하, ‘유체’라 칭함)를 압축하는 리니어 압축부(10)를 포함하여 구성된다.
상기 밀폐 용기(2)에는 외부로부터 유체가 흡입되는 흡입 파이프(4)가 관통되고, 상기 리니어 압축부(10)에서 압축된 유체가 토출되는 루프 파이프(6)가 관통된다.
상기 리니어 압축부(10)는 실린더(12)가 구비된 실린더 블록(14)과, 흡입파이프(26)가 구비된 백 커버(28)와, 상기 실린더(12) 내부로 직선 왕복 가능하게 배 치된 피스톤(30)과, 상기 피스톤(30)을 상기 실린더(12)로 직선 왕복시키도록 구동력을 발생하는 리니어 모터(40)를 포함하여 구성된다.
상기 실린더 블록(14)은 제 1 댐퍼(15)에 의해 상기 밀폐용기(2)내에 완충 가능하게 지지된다.
상기 실린더 블록(14) 및 실린더(12)의 선단측에는 상기 피스톤(30) 및 실린더(12)와 함께 압축실(C)을 형성하고, 상기 압축실(C)에서 압축된 유체를 상기 루프 파이프(6)로 토출하는 토출 어셈블리(16)가 장착된다.
도 2는 도 1에 도시된 토출 어셈블리의 확대 단면도이다.
상기 토출 어셈블리(16)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(12)의 일단을 개폐하기 위한 토출 밸브(17)와, 상기 토출 밸브(17)를 토출 스프링(19)으로 탄지되고 유체 토출홀(20)이 형성된 토출 플래넘(21)과, 상기 토출 플래넘(21)과의 사이에 유로가 형성된 토출 커버(22)를 포함하여 구성된다.
상기 토출 밸브(17)에는 상기 토출 스프링(19)에 삽입되어 장착되는 돌출부(18)가 형성된다.
상기 토출 스프링(19)은 일단이 상기 토출 플래넘(21)에 장착되고, 타단에 상기 돌출부(18)가 삽입된다.
상기 토출 커버(22)에는 상기 루프 파이프(6)가 연결되는 유체 토출 파이프(23)가 장착된다.
한편, 상기 백 커버(28)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 2 댐퍼(29)에 의해 상기 밀폐용기(2)내에 완충 가능하게 지지된다.
상기 피스톤(30)은 유체가 유입되는 흡입유로(31)가 길이 방향으로 길게 형성되고, 선단에는 흡입포트(32)가 형성되며, 선단면에는 상기 흡입포트(32)를 개폐하는 흡입밸브(33)가 구비된다.
상기 피스톤(30)은 후단에 상기 리니어 모터(40)가 연결되기 위한 플랜지부(34)가 형성된다.
상기 피스톤(30)은 상기 플랜지부(34)와 실린더 블록(14)의 사이에 제 1 스프링(35)이 배치되고, 상기 플랜지부(34)와 백 커버(22) 사이에 제 2 스프링(36)이 배치되어, 상기 실린더 블록(14)과 백 커버(22)에 탄성적으로 지지된다.
그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출 어셈블리는 상기 리니어 모터(40)의 제어 불량 등의 이유로 인해 상기 피스톤(30)이 오버 스트로크되면, 상기 토출 밸브(17)가 상기 토출 플래넘(21)측으로 과다 밀리게 되어, 실린더(30)와 토출 밸브(17)의 충돌 소음이 크게 되는 문제점이 있고, 상기 토출 스프링(19)이 토출 플래넘(21) 또는 실린더(30)에 급격하게 충돌되어 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토출 스프링이 토출 밸브의 과다 열림을 제한하여 소음을 최소화하고 신뢰성을 향상시키는 리니어 압축기의 토출 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출 어셈블리는 실린더를 개폐하기 위한 토출 밸브와; 유체 토출홀이 형성된 토출 플래넘과; 상기 토출 밸브를 상기 토출 플래넘에 탄성 지지시키는 토출 스프링과; 상기 토출 밸브의 과다 열림을 제한하도록 상기 토출 스프링에 형성된 스토퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 토출 스프링은 일단이 상기 토출 플래넘에 장착됨과 아울러 타단에 상기 토출 밸브가 끼움되고, 상기 스토퍼는 상기 토출 스프링의 타단에서 연장되어 상기 토출 스프링의 내측에 위치되게 감긴 내측 스프링인 것을 특징으로 한다.
상기 내측 스프링은 적어도 2회 이상 감긴 것을 특징으로 한다.
상기 리니어 압축기의 토출 어셈블리는 상기 토출 스프링을 상기 토출 플래넘에 완충시키도록 상기 토출 플래넘에 설치된 완충부재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 스토퍼는 상기 실린더가 상기 토출 밸브에 의해 밀폐될 때 상기 완충부재와 이격되게 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 토출 어셈블리가 장착된 리니어 압축기의 단면도이다.
본 실시예에 따른 토출 어셈블리가 장착된 리니어 압축기는 도 3에 도시된 바와 같이, 밀폐 용기(50)의 내부에 리니어 압축부(60)가 설치된다.
상기 밀폐 용기(50)는 하부 쉘(51)과, 상기 하부 쉘(51)의 상측을 덮는 상부 쉘(52)로 구성되고, 냉매 가스 등의 유체(이하, ‘유체’라 칭함)가 상기 밀폐 용기(50) 내부로 흡입되도록 흡입 파이프(53)가 관통되게 설치되며, 상기 리니어 압축부(60)에서 압축된 유체가 상기 밀폐 용기(50) 외부로 안내되도록 루프 파이프(54)가 관통되게 설치된다.
상기 리니어 압축부(60)는 상기 밀폐 용기(50)의 내부에 설치된 제 1 댐퍼(61a)에 후방부가 올려지고, 상기 밀폐 용기(50)의 내부에 설치된 제 2 댐퍼(61b)에 전방부가 올려져 상기 밀폐 용기(50)에 완충 가능하게 지지된다.
상기 리니어 압축부(60)는 실린더(62)가 구비된 실린더 블록(64)과, 상기 실린더(62)의 일단을 개폐함과 아울러 상기 실린더(62) 내부의 유체가 소정 압력 이상으로 압축되면, 압축된 유체를 상기 루프 파이프(54)로 토출시키는 토출 어셈블리(65)와, 흡입파이프(78)가 구비된 백 커버(79)와, 상기 실린더(62)로 직선 왕복 가능하게 배치되어 상기 토출 어셈블리(65)와의 사이에 압축실(C)을 형성하는 피스톤(80)과, 상기 피스톤(80)을 상기 실린더(62)로 직선 왕복 시키도록 구동력을 발생하는 리니어 모터(100)를 포함하여 구성된다.
상기 토출 어셈블리(65)는 상기 실린더(62)의 일단을 개폐하기 위한 토출 밸브(66)와, 상기 토출 밸브(66)를 탄성지지 하기 위한 토출 스프링(68)과, 상기 토출 스프링(68)이 장착되고 유체가 토출되는 토출홀(73)이 형성된 토출 플래넘(74) 을 포함하여 구성된다.
상기 토출 어셈블리(65)는 상기 토출 플래넘(74)과의 사이에 유로가 형성되고 일측에 상기 루프 파이프(54)가 연결되는 유체 토출 파이프(76)가 장착된 토출 커버(77)를 더 포함하여 구성된다.
상기 토출 어셈블리(65)는 체결볼트(78) 등의 체결수단에 의해 상기 실린더(62) 또는 실린더 블록(64)에 장착된다.
상기 백 커버(79)는 후술하는 스테이터 커버(110)에 체결볼트 등의 체결수단으로 고정된다.
상기 피스톤(80)에는 유체가 유입되는 유체 흡입 유로(81)가 길이 방향으로 형성되고, 그 선단 중앙에는 상기 유체 흡입 유로(81) 보다 협소한 흡입 포트(82)가 형성되며, 그 선단면에는 상기 흡입 포트(82)를 개폐하는 흡입밸브(83)가 장착된다.
상기 흡입 밸브(83)는 상기 피스톤(80)의 선단면에 체결볼트 등의 체결수단으로 체결된 탄성 부재로서, 상기 압축실(C) 및 흡입 포트(82)의 압력 차에 의해 상기 흡입 포트(82)를 개폐한다.
상기 피스톤(80)의 후단에는 상기 리니어 모터(100)가 연결되기 위한 플랜지(87)가 형성되고, 그 후단측에는 상기 백 커버(72)의 흡입파이프(71)로 흡입된 유체를 상기 피스톤(80)의 유체 흡입 유로(81)로 안내함과 아울러 상기 흡입 밸브(83) 및 토출 밸브(66)의 개폐시 발생되는 소음을 저감시키는 머플러(88)가 설치된다.
상기 리니어 모터(100)는 상기 실린더 블록(64)에 설치된 아우터 코어(101)와, 상기 아우터 코어(101)에 설치된 보빈(102)과, 상기 보빈(102)에 권선된 코일(103)과, 상기 아우터 코어(101)와 일정 공극을 갖도록 상기 실린더 블록(64)에 설치된 이너코어(104)와, 상기 코일(103) 주변에 형성된 자기력에 의해 직선 왕복되도록 상기 아우터 코어(101)와 이너 코어(104)의 사이에 위치된 마그네트(105)와, 상기 마그네트(105)가 장착되고 상기 피스톤(80)의 플랜지(87)에 결합되어 상기 피스톤(80)에 직선 운동력을 전달하는 마그네트 프레임(106)을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 리니어 압축부(60)는 상기 아우터 코어(91)의 옆에 배치되는 스테이터 커버(110)와, 상기 백 커버(72)와의 사이에 제 1 스프링(112)이 배치되고 상기 스테이터 커버(110)와의 사이에 제 2 스프링(114)이 배치되며 상기 피스톤(80)의 플랜지(87)측에 체결볼트 등의 체결수단으로 고정되는 스프링 서포터(116)를 더 포함하여 구성된다.
도 4는 도 3에 도시된 토출 어셈블리 제 1 실시예의 확대 단면도이다.
상기 토출 밸브(66)는 상기 토출 스프링(68)에 삽입되어 장착되는 돌출부(67)가 형성된다.
상기 토출 플래넘(74)은 상기 토출 밸브(66)가 상기 실린더(62)의 일단을 개폐 작동하기 위한 공간을 갖는다.
상기 토출 스프링(68)은 상기 토출 플래넘(74)의 공간에 삽입되어 상기 토출 플래넘(74)의 내측에 장착된다.
상기 토출 스프링(68)은 일단(69)이 상기 토출 플래넘(74)에 접촉되게 장착되고 타단(70)에 상기 토출 밸브(66)의 돌출부(67)가 삽입되어 끼움되는 코니컬 스프링(Conical spring)으로 구성된다.
상기 토출 스프링(68)에는 상기 토출 밸브(66)의 과다 열림을 제한하도록 스토퍼(71)가 일체 형성된다.
상기 스토퍼(71)는 상기 토출 스프링(66)의 타단(70)에서 연장되어 상기 토출 스프링(66)의 내측에 위치되게 감긴 내측 스프링으로 이루어진다.
상기 내측 스프링(71)은 상기 토출 스프링(66)의 타단(70)에서 반대방향(즉, 상기 토출 스프링(66)의 일단(69)측 방향)으로 감기고, 상기 토출 밸브(66)의 과다 밀림을 충분하게 막을 수 있도록 적어도 2회 이상 감기는 것이 바람직하다.
상기 내측 스프링(71)은 상기 실린더(62)가 상기 토출 밸브(66)에 의해 밀폐될 때 상기 토출 플래넘(74)과 이격되는 높이(h)를 갖도록 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 리니어 압축기는 상기 리니어 모터(100)의 구동시, 상기 피스톤(80)이 상기 실린더(62)의 내부를 직선 왕복한다.
상기 밀폐 용기(50) 내의 유체는 상기 피스톤(80)의 직선 왕복시 발생되는 압력차에 의해 상기 백 커버(72)의 흡입파이프(71)와, 머플러(88)와, 피스톤(80)의 유체 흡입 유로(81) 및 흡입 포트(82)를 차례로 통과하여 압축실(C)로 흡입된다.
상기 압축실(C)로 흡입된 유체는 상기 피스톤(80)에 의해 압축되고, 소정 압력 이상으로 압축되면, 상기 토출 스프링(68)이 압축되는 방향으로 상기 토출 밸브(66)를 밀면서 상기 토출 밸브(66)와 실린더(62)의 사이를 통과하며, 상기 토출 플래넘(74)의 내부로 토출된다.
상기 토출 플래넘(74)의 내부로 토출된 고압의 유체는 상기 토출 프래넘(74)의 토출홀(73)과, 상기 토출 커버(77)와 머플러(70)의 사이 공간과, 상기 토출 파이프(76)와, 루프 파이프(54)를 차례로 통과하여 토출되고, 이때, 상기 압축되었던 토출 스프링(68)은 상기 토출 밸브(66)를 실린더(62)측으로 가압하여 상기 토출 밸브(66)가 상기 실린더(62)의 일단을 막도록 한다.
한편, 상기 리니어 모터(100)의 제어 불량 등의 이유로 인해 상기 피스톤(80)이 오버 스트로크되면, 상기 토출 밸브(66)는 과다하게 밀려 상기 토출 스프링(68) 및 스토퍼(71)를 강하게 누르게 되나, 이때 상기 스토퍼(71)는 압축되면서 상기 토출 밸브(66)의 과다 밀림을 완충/흡수하고, 상기 토출 밸브(66)가 과다하게 밀리지 않도록 한다.
도 5는 도 3에 도시된 토출 어셈블리 제 2 실시예의 확대 단면도이다.
본 실시예에 따른 토출 어셈블리(65)는 도 5에 도시된 바와 같이, 토출 스프링(66)을 토출 플래넘(74)에 완충시키도록 토출 플래넘(74)에 설치된 완충부재(75)를 더 포함하여 구성되고, 스토퍼(71)는 본 발명 제 1 실시예의 내측 스프링과 동일하게 이루어지며, 상기 완충부재(75) 이외의 기타 구성 및 작용은 본 발명 제 1 실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 완충부재(75)는 테프론으로 이루어진다.
상기 스토퍼(71)는 실린더(62)가 상기 토출 밸브(66)에 의해 밀폐될 때 상기 완충부재(75)와 이격되는 높이(h??)만큼 형성된다.
본 실시예에 따른 토출 어셈블리(65)는 상기 완충부재(75)에 의해 토출 스프링(66)과 토출 플래넘(74)에 의해 발생되는 소음 및 마모가 최소화되고, 상기 토출 밸브(66)의 과다 밀림시 상기 스토퍼(71)가 압축되면서 상기 토출 스프링(66)이 상기 완충부재(75)를 과다 누름시키지 않도록 함에 따라, 상기 토출 스프링(66)이 상기 완충 부재(75)를 과다 누를 때 발생되는 완충 부재(75)의 과다 눌림 및 그에 따른 소음 및 파손이 방지된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출 어셈블리는 토출 스프링에 형성된 스토퍼가 토출 밸브의 과다 열림을 제한하므로, 토출 스프링이 토출 플래넘 또는 완충부재를 과다하게 누르지 않게 되어, 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 상기 토출 밸브의 오버 슈팅에 의한 손실을 줄이기 위해 상기 토출 스프링의 강성을 낮추면, 과다한 토출 밸브의 열림에 의한 실린더와 토출 밸브 사이의 소음을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 실린더를 개폐하기 위한 토출 밸브와;
    유체 토출홀이 형성된 토출 플래넘과;
    상기 토출 밸브를 상기 토출 플래넘에 탄성 지지시키는 토출 스프링과;
    상기 토출 밸브의 과다 열림을 제한하도록 상기 토출 스프링에 형성된 스토퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 스프링은 일단이 상기 토출 플래넘에 장착됨과 아울러 타단에 상기 토출 밸브가 끼움되고,
    상기 스토퍼는 상기 토출 스프링의 타단에서 연장되어 상기 토출 스프링의 내측에 위치되게 감긴 내측 스프링인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 스프링은 적어도 2회 이상 감긴 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 어셈블리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리니어 압축기의 토출 어셈블리는 상기 토출 스프링을 상기 토출 플래넘에 완충시키도록 상기 토출 플래넘에 설치된 완충부재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 상기 실린더가 상기 토출 밸브에 의해 밀폐될 때 상기 완충부재와 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출 어셈블리.
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