KR100600761B1 - 리니어 압축기의 토출부 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조는 토출 스프링으로 판 스프링을 이용함으로써, 상기 판 스프링이 일정한 방향으로 휘어지면서 상기 토출밸브를 지지하기 때문에 상기 토출밸브가 일정한 방향으로 안정적으로 개폐될 수 있으며, 상기 내측 토출커버내에서 상기 토출 스프링이 차지하는 공간이 줄어들기 때문에 토출부의 크기가 축소되어 보다 콤팩트한 압축기의 구성이 가능해지는 효과가 있을 뿐만 아니라, 상기 판 스프링은 복수개의 판이 겹쳐져서 이루어지기 때문에, 상기 토출밸브가 개폐시 상기 판 스프링이 휘어지면서 상기 복수개의 판사이에 마찰이 발생되어 이 마찰에 의해 상기 토출밸브의 진동이 감쇠됨으로써, 상기 토출밸브의 개폐시 발생되는 충돌 소음이 감소될 수 있는 효과가 있다.
리니어 압축기, 실린더, 토출부, 토출밸브, 토출 스프링, 판 스프링

Description

리니어 압축기의 토출부 구조{Structure of Discharge part for linear compressor}
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기가 도시된 종단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조가 도시된 단면도,
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 리니어 압축기가 도시된 종단면도,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조가 도시된 단면도,
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 토출밸브의 개방상태가 도시된 단면도,
도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조가 도시된 단면도,
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 토출밸브의 개방상태가 도시된 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
50: 밀폐용기 52: 실린더
54: 실린더 블록 56: 백커버
58: 피스톤 58a: 플랜지부
58b: 흡입유로 58c: 흡입포트
60: 리니어 모터 62: 제 1댐퍼
64: 제 2댐퍼 66: 흡입밸브
70: 토출부 72: 토출밸브
72a: 걸림부 74: 내측 토출커버
74a: 토출홀 76: 외측 토출커버
76a: 토출 파이프 78: 판 스프링
78a: 걸림홀
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 토출 스프링으로 판 스프링을 이용함으로써, 토출 스프링이 차지하는 공간이 감소되고, 토출 스프링의 강성 및 토출밸브의 열림방향을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 토출밸브의 개폐시 진동 및 소음이 감소될 수 있는 리니어 압축기에 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 압축기가 도시된 종단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조가 도시된 단면도이다.
종래 기술에 따른 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(10)의 내부에 실린더(12)가 결합된 실린더 블록(14)과, 유체 흡입구(16)가 형성된 백 커버(18)가 설치되고, 상기 실린더 블록(14)과 백 커버(18)는 제 1댐퍼(20)와 제 2댐퍼(22)에 의해 상기 밀폐용기(10)의 내부에 완충가능하게 지지된다.
상기 실린더 블록(14)과 백 커버(18)의 사이에는 유체를 압축하기 위해 구동력을 발생시키는 리니어 모터(24)가 배치된다.
상기 리니어 모터(24)는 크게 고정자와 가동자로 이루어지는 바, 고정자는 아우터 코어(24a)와, 이너 코어(24b)와, 자장을 형성하는 코일(24c)로 이루어지고, 가동자는 상기 코일(24c) 주변에 형성된 자기력에 의해 직선이동되는 마그네트(24d)와, 상기 마그네트(24d)가 고정되는 마그네트 프레임(24e)으로 이루어진다.
그리고, 상기 실린더(12)의 내부에는 상기 마그네트(24d)의 직선 운동력을 전달받아 직선 왕복운동 하면서 상기 실린더(12)내에 유입된 유체를 압축하는 피스톤(26)이 구비된다.
상기 피스톤(26)은 상기 마그네트(24d)의 직선 운동력을 전달받을 수 있도록 상기 마그네트 프레임(24e)에 고정되는 바, 상기 피스톤(26)의 후방에는 상기 마그네트 프레임(24e)에 고정되는 플랜지부(26a)가 형성된다.
그리고, 상기 피스톤(26)이 탄성적으로 지지되도록 상기 플랜지부(26a)와 실린더 블록(14) 사이에는 제 1스프링(28)이 구비되고, 상기 플랜지부(26a)와 백 커버(18) 사이에는 제 2스프링(30)이 구비된다.
상기 피스톤(26)은 후방이 개방된 원통형으로 형성되고, 내부에 유체가 흡입되는 흡입유로(26b)가 형성되며, 전면에는 복수개의 흡입포트(26c)와 상기 흡입포트(26c)를 개폐시키는 흡입밸브(32)가 장착된다.
한편, 상기 실린더(12)는 양측이 개방된 원통구조로 이루어지는 바, 일측에는 상기 피스톤(26)이 삽입되고, 타측은 압축된 유체를 토출시키는 토출부(40)가 구비되며, 상기 피스톤(26)과 토출부(40)에 의해 압축실(C)이 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 토출부(40)는 상기 실린더(12)의 압축실(C) 전방에 위치되고 일측에 토출홀(42a)이 형성된 내측 토출커버(42)와, 상기 내측 토출커버(42)의 외측에서 소정간격 이격되게 배치되는 외측 토출커버(48)와, 상기 내측 토출커버(42)에 토출 스프링(44)에 의해 탄지되어 상기 실린더(12)의 압축실(C)을 개폐하는 토출밸브(46)로 구성된다.
상기 내측 토출커버(42)는 상기 압축실(C)로부터 토출된 유체를 완충시키는 공간을 이루도록 캡 모양으로 형성되고, 상기 외측 토출커버(48)에는 토출된 유체를 외부로 배출시키는 토출파이프(48a)가 연결된다.
상기 토출 스프링(44)은 상기 토출밸브(46)가 상기 실린더(12)의 압축실(C)을 닫는 방향으로 탄성력을 부여하도록 상기 내측 토출커버(42)와 토출밸브(46)사이에 설치되고, 나선형태로 감기고 원뿔 모양으로 이루어진 코일 스프링이다.
여기서, 상기 내측 토출커버(42)에는 상기 토출 스프링(44)의 반복적인 하중에 의해 발생되는 마모를 방지하는 스프링 시트(34)가 장착된다.
상기 토출 스프링은 일측 단부가 상기 스프링 시트(34)에 접촉되고, 타측 단부는 상기 토출 밸브(46)에서 돌출형성된 걸림돌기에 끼워져 고정된다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 토출부 구조를 갖는 리니어 압축기의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
상기 리니어 모터(24)가 작동되면, 상기 마그네트(24d)가 직선 왕복운동을 하게 되며, 그 직선운동이 상기 마그네트 프레임(24e)을 통해 상기 피스톤(26)에 전달되어 상기 피스톤(26)이 상기 실린더(12)의 내부를 직선 왕복운동하게 된다.
상기 피스톤(26)이 후진하게 되면, 상기 흡입유로(26b)와 압축실(C)의 압력차에 의해 상기 흡입밸브(32)가 열리게 되고, 상기 밀폐용기(10)내로 유입된 유체는 상기 피스톤(26)의 흡입유로(26b)를 통해 상기 실린더(12)의 압축실(C)로 흡입되게 되며, 상기 토출밸브(46)는 상기 토출 스프링(44)의 탄성력에 의해 상기 압축실(C)을 닫게 된다.
이후, 상기 피스톤(26)이 상기 토출부(40) 방향으로 전진되면, 상기 흡입밸브(32)는 상기 흡입유로(26b)와 압축실(C)의 압력차에 의해 닫히게 된다.
따라서, 상기 압축실(C)의 내부에 있던 유체는 상기 피스톤(26)에 의해 압축되고, 압축된 유체는 상기 토출 스프링(44)의 탄성력을 극복하여 상기 토출밸브(46)를 개방시키게 된다.
여기서, 상기 토출 스프링(44)은 상기 피스톤(26)의 진퇴방향으로 압축되어, 상기 토출밸브(46)가 개방된다.
상기 토출밸브(46)가 개방되면, 상기 내측 토출커버(42)로 배출된 후, 상기 외측 토출커버(48)와 토출 파이프(48a)를 통해 외부로 배출된다.
상기와 같이 상기 피스톤(26)이 진퇴되면서 상기 압축실(C) 내의 유체를 압축시킨 후 토출시키는 과정이 반복되게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조는 상기 토출 스프링(44)이 나선형태로 감긴 코일 스프링이 사용되기 때문에, 상기 토출 스프링(44)이 비대칭적인 구조로 이루어지는 바, 이러한 구조 특성상 상기 토출밸브(46)가 여러 방향으로 불안정하게 개폐되는 현상이 발생되어 토출 효율이 감소될 수 있는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 작동중에 상기 토출 스프링(44)이 회전되어 위치가 변하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 토출 스프링(44)은 원뿔 모양으로 이루어지기 때문에, 상기 내측 토출커버(42) 내부에 상기 토출 스프링(44)의 장착되는 공간이 많이 필요하여 리니어 압축기의 소형화에 제약이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 판 스프링을 이용하여 토출 밸브를 지지하도록 구성함으로써, 상기 토출 밸브가 안 정적으로 개폐되어 토출 효율이 향상될 수 있는 리니어 압축기의 토출부구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조는 실린더의 개구부를 통해 토출된 유체가 배출되는 토출커버와; 상기 개구부를 개폐하기 위한 토출밸브와; 상기 토출밸브를 탄성적으로 지지하며, 일단이 상기 토출커버에 설치되고, 타단이 상기 토출밸브에 결합된 판 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1실시예 따른 리니어 압축기가 도시된 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 토출부 구조가 도시된 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 토출밸브의 개방상태가 도시된 단면도이다.
본 발명에 따른 리니어 압축기는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 외부로부터 유체가 유입되는 유입구(50a)가 형성된 밀폐용기(50)와, 상기 밀폐용기(50)의 내부에 위치되어 냉매를 압축하는 리니어 압축부로 구성되는 바, 상기 리니어 압축부는 실린더(52)가 구비된 실린더 블록(54)과, 상기 밀폐용기(50)내의 유체를 흡입하는 흡입파이프(56a)가 구비된 백 커버(56)와, 상기 실린더(52) 내부로 진퇴되면서 유체를 압축시키는 피스톤(58)과, 상기 피스톤(58)을 상기 실린더(52)내로 진퇴시키도록 구동력을 발생하는 리니어 모터(60)를 포함하여 구성된다.
상기 실린더 블록(54)과 백 커버(56)는 제 1댐퍼(62)와 제 2댐퍼(64)에 의해 상기 밀폐용기(50)내에 완충가능하게 지지된다.
상기 리니어 모터(60)는 크게 고정자와 가동자로 이루어지는 바, 고정자는 아우터 코어(60a)와, 상기 아우터 코어(60a)와 일정 공극을 갖도록 배치된 이너 코어(60b)와, 자장을 형성하는 코일(60c)로 이루어지고, 가동자는 상기 아우터 코어(60a)와 이너 코어(60b)사이에 배치되고 상기 코일(60c) 주변에 형성된 자기력에 의해 직선이동되는 마그네트(60d)와, 일측에 상기 마그네트(60d)가 고정되고 타측에 상기 피스톤(58)이 결합되어 상기 피스톤(58)에 직선 운동력을 전달하는 마그네트 프레임(60e)으로 이루어진다.
상기 피스톤(58)은 후방이 개방된 원통형으로 형성되고, 상기 마그네트 프레임(60e)에 고정되도록 외측으로 돌출된 플랜지부(58a)가 형성되고, 내부에 유체가 흡입되는 흡입유로(58b)가 형성되며, 전면에는 복수개의 흡입포트(58c)와 상기 흡입포트(58c)를 개폐시키는 흡입밸브(66)가 장착된다.
한편, 상기 실린더(52)는 양측이 개구된 원통구조로 이루어지는 바, 후면은 상기 피스톤(58)이 삽입되어 진퇴되도록 개구되게 형성되고, 전면은 상기 피스톤(58)에 의해 압축된 유체가 토출되도록 개구부(52a)가 형성되고, 상기 개구부(52a) 전방에는 토출부(70)가 구비되며, 상기 피스톤(58)과 토출부(70)에 의해 상기 실린더(52)의 내부에는 압축실(C)이 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 토출부(70)는 상기 실린더(52)의 압축실(C) 로부터 토출된 유체가 배출되는 토출커버와, 상기 압축실(C)을 개폐하기 위한 토출밸브(72)와, 상기 토출커버에 설치되어 상기 토출밸브(72)를 탄성적으로 지지하는 토출 스프링으로 구성된다.
상기 토출커버는 내측 토출커버(74)와, 상기 내측 토출커버(74)의 외측에 배치되어 일정 공간을 형성하는 외측 토출커버(76)로 이루어진다.
상기 내측 토출커버(74)에는 상기 내측 토출커버(74)내의 유체가 상기 외측 토출커버(76)로 토출되도록 토출홀(74a)이 형성되고, 상기 외측 토출커버(76)에는 토출된 유체를 외부로 배출시키는 토출파이프(76a)가 연결된다.
한편, 상기 토출 스프링은 상기 내측 토출커버(74)와 토출밸브(72) 사이에서 상기 토출밸브(72)의 개폐방향에 수직하게 설치된 판 스프링(78)이다.
여기서, 상기 판 스프링(78)은 스프링 강 재질의 판으로 형성되는 바, 판의 폭이나 길이에 따라 강성이 조절될 수 있다.
상기 판 스프링(78)은 상기 토출밸브(72)를 탄성적으로 지지할 수 있도록 일단이 상기 내측 토출커버(74)에 고정되고, 타단은 상기 토출밸브(72)에 결합된다.
상기 토출밸브(72)는 상기 내측 토출커버(74)를 향해 돌출된 걸림부(72a)가 형성되고, 상기 판 스프링(78)에는 상기 걸림부(72a)에 끼워지도록 걸림홀(78a)이 형성되어, 상기 판 스프링(78)은 상기 토출밸브(72)에 끼움 결합되며, 상기 내측 토출커버(72)에는 접착방식 등에 의해 고정되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예에 따른 리니어 압축기의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
상기 리니어 모터(60)가 구동되면, 상기 피스톤(58)이 상기 실린더(52)의 내에서 연속적으로 직선 왕복 운동을 하게 된다.
상기 피스톤(58)이 전진하게 되면, 상기 실린더(52) 내부에서 압축된 유체의 압력에 의해 상기 토출밸브(72)가 밀리면서 열리게 되어, 압축된 유체는 상기 내측 토출커버(74)의 내부로 토출된다.
여기서, 상기 토출밸브(72)가 압축된 유체의 압력에 의해 밀리게 되면, 상기 판 스프링(78)은 상기 내측 토출커버(74)에 고정된 단부를 중심으로 탄성적으로 휘어지게 된다.
그리고, 상기 토출밸브(72)는 상기 판 스프링(78)에 의해 탄성적으로 지지되므로 상기 판 스프링(78)이 휘어지는 방향으로 열리게 된다.
따라서, 상기 토출밸브(72)가 열리면, 압축된 유체가 상기 내측 토출커버(74)내로 토출되어, 상기 토출홀(74a)을 통해 상기 외측 토출커버(76)내로 토출된 후, 상기 토출 파이프(76a)를 통해 외부로 배출된다.
이후, 상기 피스톤(58)이 후진하게 되면, 상기 판 스프링(78)의 탄성 복원력에 의해 상기 토출밸브(72)가 닫히게 된다.
상기와 같이 상기 피스톤(58)이 진퇴되면서, 상기 토출밸브(72)가 상기 실린더(52)의 압축실(C)을 개폐시켜, 상기 압축실(C) 내의 유체가 압축된 후 토출되는 과정이 반복되게 된다.
도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조가 도시된 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 토출밸브의 개방상태가 도시된 단면도이다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 실린더(80)의 개구부(80a)를 통해 토출된 유체가 배출되는 토출커버와, 상기 개구부(80a)를 개폐하기 위한 토출밸브(82)와, 상기 토출커버에 설치되어 상기 토출밸브(82)를 탄성적으로 지지하는 토출 스프링을 포함하여 구성된다.
상기 토출커버는 내측 토출커버(84)와, 상기 내측 토출커버(84)의 외측에 배치되어 일정 공간을 형성하는 외측 토출커버(86)로 이루어지며, 상기 내측 토출커버(84)에는 토출홀(84a)가 형성되고, 상기 외측 토출커버(86)에는 토출 파이프(86a)가 연결된다.
상기 토출 스프링은 상기 내측 토출커버(84)와 토출밸브(82) 사이에서 상기 토출밸브(82)의 개폐방향에 수직하게 설치된 판 스프링(90)이고, 상기 판 스프링(90)은 스프링 강 재질의 판이 복수개가 겹쳐져서 이루어진다.
그리고, 상기 판 스프링(90)은 일단이 상기 내측 토출커버(84)에 고정되고, 타단은 상기 토출밸브(82)에 끼움 결합된다.
상기 토출밸브(82)는 상기 내측 토출커버(84)를 향해 돌출된 걸림부(82a)가 형성되고, 상기 판 스프링(90)에서 복수개의 판 중 적어도 하나 이상의 판에는 상 기 걸림부(82a)에 끼워지도록 걸림홀이 각각 형성된다.
여기서, 상기 판 스프링(90)은 3개의 판으로 이루어진 것으로 한정하여 설명하는 바, 상기 판 스프링(90)은 길이가 각각 다른 제 1판(92), 제 2판(94), 제 3판(96)으로 구성된다.
상기 제 1판(92)의 길이가 가장 길고, 상기 제 3판(96)의 길이가 가장 작게 형성되고, 상기 판 스프링(90)은 상기 제 1판(92), 제 2판(94), 제 3판(96) 순서대로 겹쳐져서 이루어지며, 길이가 가장 긴 상기 제 1판(92)이 상기 토출밸브(82)측에 위치되도록 배치된다.
상기 판 스프링(90)에서 상기 제 1판(92)과 제 2판(94)은 상기 걸림부(82a)에 끼워지도록 걸림홀이 각각 형성되어, 상기 제 1판(92)과 제 2판(94)은 상기 토출밸브(82)에 끼움결합되며, 상기 제 3판(96)은 상기 내측 토출커버(84)에 일단만이 고정된다.
따라서, 상기 토출밸브(82)가 열릴 때 상기 판 스프링(90)은 상기 내측 토출커버(84)에 고정된 단부를 중심으로 탄성적으로 휘어지게 된다.
상기 판 스프링(90)은 3개의 판으로 구성되기 때문에, 상기 제 1,2,3판(92)(94)(96)이 모두 휘어지면서 상기 토출밸브를 탄성적으로 지지함과 아울러, 상기 제 1,2,3판(92)(94)(96)이 휘어질 때 판 사이에 마찰이 발생되어 마찰에 의해 진동이 감쇠되고 상기 토출밸브(82)의 개폐시 발생되는 소음이 저감될 수 있게 된다.
한편, 상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 판 스프링(90)은 판의 폭이나 길 이 또는 개수를 변경하여, 사용자가 원하는 강성으로 조절하여 사용이 가능하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 토출부 구조는 토출 스프링으로 판 스프링을 이용함으로써, 상기 판 스프링이 일정한 방향으로 휘어지면서 상기 토출밸브를 지지하기 때문에 상기 토출밸브가 일정한 방향으로 안정적으로 개폐될 수 있으며, 상기 내측 토출커버내에서 상기 토출 스프링이 차지하는 공간이 줄어들기 때문에 토출부의 크기가 축소되어 보다 콤팩트한 압축기의 구성이 가능해지는 효과가 있다.
또한, 상기 판 스프링은 스프링 강 재질의 판으로 이루어지기 때문에, 판의 폭이나 길이 또는 개수를 변경함으로써 사용자가 원하는 대로 상기 판 스프링의 강성을 조절할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 판 스프링은 복수개의 판이 겹쳐져서 이루어지기 때문에, 상기 토출밸브가 개폐시 상기 판 스프링이 휘어지면서 상기 복수개의 판사이에 마찰이 발생되어 이 마찰에 의해 상기 토출밸브의 진동이 감쇠됨으로써, 상기 토출밸브의 개폐시 발생되는 충돌 소음이 감소될 수 있는 효과가 있다.
또한, 토출커버에서 상기 판 스프링이 고정되는 위치에 따라 상기 토출밸브의 열림방향을 변경시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 실린더의 개구부를 통해 토출된 유체가 배출되는 토출커버와;
    상기 개구부를 개폐하기 위한 토출밸브와;
    상기 토출밸브를 탄성적으로 지지하며, 일단이 상기 토출커버에 설치되고, 타단이 상기 토출밸브에 결합된 판 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출부 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 판 스프링은 상기 토출커버와 토출밸브 사이에서 상기 토출밸브의 개폐방향에 수직하게 설치된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출부 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 판 스프링은, 상기 토출밸브가 비스듬하게 개폐되도록 상기 토출밸브의 개폐방향으로 휘어지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출부 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출밸브는 상기 토출커버를 향해 돌출된 걸림부가 형성되고, 상기 판 스프링은 상기 걸림부에 끼워지도록 걸림홀이 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출부 구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판 스프링은 탄성을 갖는 판이 복수개가 겹쳐져서 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출부 구조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 판 스프링은 상기 복수개의 판의 길이가 각각 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 토출부 구조.
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