KR100615802B1 - 리니어 압축기의 가동 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기의 가동 어셈블리는 실린더 내측에 일단이 삽입되어 왕복 직선 운동하면서 그 사이에 형성된 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 피스톤과, 상기 실린더 외주면에 고정된 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에 위치되어 상기 이너스테이터 및 아우터스테이터와의 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 영구자석과, 상기 피스톤의 타단에 반경방향으로 연장되는 동시에 축방향으로 연장된 원통형상으로 그 끝단에 복수개의 슬릿홀이 축방향으로 길게 형성된 피스톤 연결부재와, 상기 연결부재의 끝단에 연결되어 그 외주면에 상기 영구자석이 안착되는 원통형상의 영구자석 연결부재로 이루어지기 때문에 연결부재에 축방향으로 힘이 작용되더라도 피스톤 연결부재가 원주방향으로 각 구간마다 슬릿홀이 형성됨에 따라 자체 내에서 변형을 흡수하여 영구자석 연결부재 및 이에 부착된 영구자석으로 전달되지 않도록 함으로 영구자석이 간섭 및 파손되는 것을 방지할 수 있다.

리니어 압축기, 실린더, 피스톤, 리니어 모터, 영구자석, 연결부재, 슬릿홀

Description

리니어 압축기의 가동 어셈블리 {MOVING ASSEMBLY FOR LINEAR COMPRESSOR}

도 1은 일반적인 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 연결부재가 도시된 측단면도,

도 3은 도 2의 연결부재가 도시된 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 연결부재가 도시된 측단면도,

도 5는 도 4의 연결부재가 도시된 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 연결부재 52 : 피스톤 연결부재

52a : 피스톤 연결부재의 끝단 52b : 완충 지지단

52h,52h' : 연통홀 54 : 영구자석 연결부재

54h : 안착홈

본 발명은 실린더 및 그 외측에 설치된 이너스테이터와 아우터스테이터로 구 성된 고정 어셈블리와, 피스톤 및 이와 연결된 연결부재와 영구자석으로 구성된 가동 어셈블리로 이루어진 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 연결부재에 축방향으로 힘이 작용되더라도 변형을 흡수하도록 하여 영구자석이 간섭 및 파손되는 것을 방지할 수 있는 리니어 압축기의 가동 어셈블리에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 리니어 압축기의 일부가 도시된 측단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 연결부재가 도시된 측단면도이며, 도 3은 도 2의 연결부재가 도시된 사시도이다.

일반적으로 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 쉘(미도시) 내부의 밀폐된 공간에 실린더(2)의 일단이 본체 프레임(3)에 의해 고정 지지되는 동시에 상기 실린더(3) 내측에 피스톤(4)의 일단이 삽입되어 그 사이에 압축공간(P)이 형성되고, 상기 피스톤(4)은 리니어 모터(10)와 연결되어 축방향으로 왕복 구동됨에 따라 상기 압축공간(P)으로 냉매를 흡입한 다음, 토출시키도록 작동된다.

여기서, 상기 실린더(2)는 일단 내측에 상기 피스톤(4)과 사이에 냉매가 압축되는 압축공간(P)이 형성되되, 상기 피스톤(4) 일단에는 상기 압축공간(P)으로 냉매가 흡입될 수 있도록 축방향으로 관통된 흡입홀(4h)이 형성되는 동시에 상기 흡입홀(4h)을 개폐시키도록 박형의 흡입밸브(6)가 볼트 고정되는 반면, 상기 실린더(2) 일단에는 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출밸브 어셈블리(8)가 설치된다.

이때, 상기 토출밸브 어셈블리(8)는 상기 실린더(2) 일단을 막아주도록 토출 밸브(8a)가 위치되고, 상기 실린더(2) 일단에 압축된 냉매가 외부로 토출되기 전에 일시적으로 저장되는 토출캡(8b)이 고정되며, 상기 토출밸브(8a)가 상기 토출캡(8b) 내측에 나선형 토출밸브 스프링(8c)에 의해 축방향으로 탄성 지지되도록 설치된다.

다음, 상기 리니어 모터(10)는 상기 실린더(2) 외주면에 고정되도록 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 링 형상의 이너스테이터(12)와, 상기 이너스테이터(12) 외측에 일정 간격을 두고 위치되어 코일이 원주방향으로 권선된 코일 권선체 외측에 복수개의 라미네이션이 역시 원주방향으로 적층된 링 형상의 아우터스테이터(14)와, 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이의 공간에 위치되어 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14)와의 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 영구자석(16)으로 이루어진다.

이때, 상기 이너스테이터(12)는 상기 본체 프레임(3)에 일단이 지지되는 동시에 상기 실린더(2) 외주면에 타단이 고정링(미도시)에 의해 고정되고, 상기 아우터스테이터(14) 역시 상기 본체 프레임(3)에 일단이 지지되는 동시에 별도의 모터커버(22)에 의해 타단이 지지된 상태에서 상기 모터커버(22)가 상기 본체 프레임(3)에 볼트로 조립 고정되며, 상기 영구자석(16)은 별도의 연결부재(30)에 의해 상기 피스톤(4)의 타단과 연결되도록 설치된다.

물론, 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14)는 그 사이에 상기 영구자석(16)이 위치된 상태에서 상호 전자기력을 발생시킬 수 있도록 일정 간격을 두고 제한된 공간 내에서 서로 근접하게 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 피스톤(4)은 상기와 같은 리니어 모터(10)가 구동됨에 따라 왕복 직선 운동하면서 충격이 발생되는 것을 방지하기 위하여 상기 피스톤(4)이 축방향으로 스프링(미도시)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.

따라서, 상기 아우터스테이터(14)에 전류가 공급되면, 상기 영구자석(16)이 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14)와의 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동함에 따라 상기 피스톤(4)이 상기 실린더(2) 내부에서 왕복 직선 운동하게 되고, 이에 따라 상기 압축공간(P)의 내부압력이 가변됨에 따라 상기 흡입밸브(6) 및 토출밸브(8a)가 개폐되면서 냉매가 흡입되어 압축된 다음, 토출된다.

특히, 상기 영구자석(16)이 구동됨에 따라 상기 피스톤(4), 연결부재(30), 영구자석(16)을 포함하는 가동 어셈블리가 왕복 직선 운동하되, 상기 영구자석(16)의 구동력을 상기 피스톤(4)에 전달하는 연결부재(30)를 도 2 및 도 3을 참조로 하여 좀더 상세하게 살펴보면, 상기 피스톤(4)과 직접 연결되는 캡 형상의 피스톤 연결부재(32) 및 상기 영구자석(16)이 외주면에 안착되는 원통형상의 영구자석 연결부재(34)로 이루어지되, 상기 피스톤 연결부재(32)가 충격으로부터 강도를 유지하기 위하여 금속 재질로 제작되는 반면, 상기 영구자석 연결부재(34)는 플라스틱으로 제작되고, 상기 영구자석 연결부재(34)가 상기 피스톤 연결부재의 끝단(32a)에 맞물리도록 상기 영구자석 연결부재(34)가 사출 성형된다.

이때, 상기 피스톤 연결부재(32)는 둘레면에 원주방향으로 일정 간격을 두고 연통홀(32h)이 형성되는 동시에 상기 피스톤(4)과 연결되는 일면에도 역시 연통홀(32h')이 형성되어 상기 피스톤(4)이 상기 스프링에 의해 완충되면서 왕복 직선 운동하고, 상기 피스톤(4)이 왕복 직선 운동함에 따라 발생되는 열이 전달되더라도 일부 방열될 수 있도록 한다.

다음, 상기 영구자석 연결부재(34)는 그 외주면에 상기 영구자석(16)이 안착될 수 있도록 안착홈(34h)이 형성되되, 원주방향으로 일정 간격을 두고 복수개가 형성된다.

따라서, 상기 영구자석(16)이 상기 영구자석 연결부재의 안착홈(34h)에 접착제에 의해 고정된 다음, 별도의 접착 테이프(미도시)가 상기 영구자석 연결부재(34)의 외주면에 감겨져 상기 영구자석(16)이 상기 영구자석 연결부재(34)에 고정된다.

그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 가동 어셈블리는 상기 피스톤(4)과 영구자석(16)을 서로 연결하는 연결부재(30)가 금속 재질으로 이루어진 캡 형상의 피스톤 연결부재(32) 및 플라스틱 재질로 이루어진 원통형상의 영구자석 연결부재(34)로 이루어지기 때문에 상기 영구자석(16)이 왕복 직선 운동함에 따라 상기 피스톤(4)이 상기 스프링에 의해 축방향으로 완충되면서 왕복 직선 운동하고, 상기 피스톤(4)이 왕복 직선 운동함에 따라 발생되는 열이 상기 피스톤 연결부재(32)를 통하여 상기 영구자석 연결부재(34)로 전달되되, 상기 피스톤 연결부재(32) 및 영구자석 연결부재(34)가 서로 링 형상으로 모두 연결됨에 따라 그 접촉 면적이 넓어 열전달량이 많아 상기 영구자석 연결부재(34)가 변형되기 쉽고, 이로 인하여 상기 영구자석 연결부재(34) 및 이에 부착된 영구자석(16)이 근접한 이너스테이터(12) 및 아우터스테이터(14)와 간섭될 수 있을 뿐 아니라 리니어 모터 작동시 서로 부딪혀 파손될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피스톤이 왕복 직선 운동함에 따라 발생되는 열이 피스톤과 영구자석 사이를 연결하는 연결부재에 전달되더라도 열변형을 흡수하여 근접한 부품들 사이에 간섭을 방지할 수 있는 리니어 압축기의 가동 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 가동 어셈블리는 실린더 내측에 일단이 삽입되어 왕복 직선 운동하면서 그 사이에 형성된 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 피스톤과, 상기 실린더 외주면에 고정된 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에 위치되어 상기 이너스테이터 및 아우터스테이터와의 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 영구자석과, 상기 피스톤의 타단에 반경방향으로 연장되는 동시에 축방향으로 연장된 원통형상으로 그 끝단에 복수개의 슬릿홀이 축방향으로 길게 형성된 피스톤 연결부재와, 상기 연결부재의 끝단에 연결되어 그 외주면에 상기 영구자석이 안착되는 원통형상의 영구자석 연결부재로 구성된다.

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

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 연결부재가 도시된 측단면도이고, 도 5는 도 4의 연결부재가 도시된 사시도이다.

본 발명에 따른 리니어 압축기의 가동 어셈블리는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 피스톤(4)이 일면에 연결되는 캡 형상의 피스톤 연결부재(52) 및 영구자석(16)이 외주면에 고정되는 원통형상의 영구자석 연결부재(54)로 이루어진 연결부재(50)가 포함되도록 구성되되, 상기 피스톤 연결부재(52) 중 상기 영구자석 연결부재(54)와 맞물리는 피스톤 연결부재의 끝단(52a)으로부터 축방향으로 길게 복수개의 슬릿홀(52h)이 형성되는 동시에 상기 슬릿홀들(52h) 사이에 축방향으로 길게 복수개의 완충 지지단(52b)이 형성된다.

물론, 상기 가동 어셈블리는 상기 영구자석(16)이 왕복 직선 운동함에 따라 같이 왕복 직선 운동하는 피스톤(4), 연결부재(50), 영구자석(16)을 모두 포함하며, 미도시된 도면부호는 도 1을 참조로 한다.

여기서, 상기 피스톤 연결부재(52)는 상기 피스톤(4)에 볼트 연결될 수 있도록 소정의 강도를 가진 금속 재질의 캡 형상으로 형성되되, 상기 피스톤(4)이 축방향으로 설치된 스프링에 의해 완충되면서 왕복 직선 운동하고, 상기 피스톤(4)이 왕복 직선 운동함에 따라 발생되는 열을 방열시킬 수 있도록 연통홀(52h')이 형성된다.

이때, 상기 피스톤 연결부재(52)의 원주면에도 마찬가지로 방열 효과를 극대화시키기 위하여 원주방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 슬릿홀(52h)이 형성되되, 상기 슬릿홀(52h)은 상기 피스톤 연결부재(52)의 끝단으로부터 축방향 길이 전체에 걸쳐 형성되며, 이와 동시에 상기 슬릿홀들(52h) 사이에 상기 완충 지지단(52b)이 축방향으로 길게 형성되어 상기 피스톤 연결부재(52)의 축방향으로 발생되 는 변형을 완충할 수 있도록 구성된다.

다음, 상기 영구자석 연결부재(54)는 플라스틱과 같은 복합 재료로 제작된 원통형상으로 외주면에 상기 영구자석(16)이 안착될 수 있도록 원주방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 안착홈(54h)이 형성되되, 상기 완충 지지단들(52b)과 맞물리도록 사출 성형되어 상기 피스톤 연결부재(52)와 축방향으로 나란하게 연결 설치된다.

물론, 상기 영구자석 연결부재(54)는 원통형상의 영구자석(16)이 끼움되어 안착될 수 있도록 외주면이 단차지도록 구성할 수도 있다.

이때, 상기 영구자석 연결부재(54)는 상기 피스톤 연결부재의 끝단(52a)이 맞물리게 설치될 수 있도록 그 두께가 상기 피스톤 연결부재(52)보다 더 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 영구자석 연결부재(54)가 상기 피스톤 연결부재(52)에 사출 성형되는 과정에서 상기 피스톤 연결부재의 완충 지지단들(52a)이 상기 영구자석 연결부재(54)와 맞물리도록 결합됨에 따라 기존에 원통형상의 피스톤 연결부재 끝단이 결합되는 경우보다 그 접촉면적이 줄어들어 결합력이 저하될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 상기 피스톤 연결부재의 완충 지지단들(52a)이 축방향으로 더 길게 상기 영구자석 연결부재(54)와 서로 맞물리도록 상기 영구자석 연결부재가 상기 피스톤 연결부재의 끝단에 사출 성형되도록 한다.

따라서, 상기와 같이 구성된 연결부재(50)에 의해 상기 피스톤(4)과 영구자석(16)이 서로 연결되면, 상기 영구자석(16)이 상기 이너스테이터(12)와 아우터스 테이터(14) 사이에서 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 구동되고, 상기 영구자석(16)과 연결된 연결부재(50)에 의해 연결된 피스톤(4)이 왕복 직선 구동되면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시킨다.

이때, 상기 피스톤(4)이 축방향으로 완충되면서 왕복 직선 운동하고, 상기 피스톤(4)이 왕복 직선 운동함에 따라 열이 발생되더라도 상기 피스톤 연결부재(52)를 통과하면서 상기 피스톤 연결부재의 연통홀들(52h') 및 슬릿홀들(52h)을 통하여 방열될 뿐 아니라 상기 피스톤 연결부재의 완충 지지단들(52b)에 의해서만 상기 영구자석 연결부재(54)로 열전달이 이루어짐으로 접촉면적이 작아 상기 영구자석 연결부재(54)로 과도한 열이 전달되지 않는다.

아울러, 상기 피스톤 연결부재(52)로 열전달이 이루어지면서 열변형이 발생되더라도 상기 피스톤 연결부재의 완충 지지단들(52b)이 축방향으로 길게 형성됨에 따라 스스로 열변형되면서 열변형량을 완충시키기 때문에 상기 영구자석 연결부재(54)가 변형되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 가동 어셈블리는 피스톤과 연결되는 금속 재질으로 이루어진 캡 형상의 피스톤 연결부재에 영구자석이 연결되는 플라스틱과 같은 복합 재료로 이루어진 원통형상의 영구자석 연결부재가 연결되도록 하되, 피스톤 연결부재의 끝단에 축방향으로 길게 복수개의 슬릿홀 및 그 사이에 완충 지지단이 형성된 부분에 영구자석 연결부재가 연결되기 때문에 영구자석이 왕복 직선 운동함에 따라 피스톤이 완충되면서 왕복 직선 운동하고, 피스톤이 왕복 직선 운동함에 따라 발생되는 열이 피스톤 연결부재를 통하여 영구자석 연결부재로 전달되더라도 피스톤 연결부재의 슬릿홀을 통하여 방열되는 동시에 열변형이 피스톤 연결부재의 완충 지지단에서 이루어짐으로 영구자석 연결부재가 변형되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인하여 영구자석 연결부재 및 이에 부착된 영구자석이 근접한 구성부품과 간섭 및 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 실린더 내측에 일단이 삽입되어 왕복 직선 운동하면서 그 사이에 형성된 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 피스톤과,

   상기 실린더 외주면에 고정된 이너스테이터와 아우터스테이터 사이의 간극에 위치되어 상기 이너스테이터 및 아우터스테이터와의 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 영구자석과,

   상기 피스톤의 타단에 반경방향으로 연장되는 동시에 축방향으로 연장된 원통형상으로 그 끝단에 복수개의 슬릿홀이 축방향으로 길게 형성된 피스톤 연결부재와,

   상기 연결부재의 끝단에 연결되어 그 외주면에 상기 영구자석이 안착되는 원통형상의 영구자석 연결부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 가동 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 피스톤 연결부재는 금속 재질로 이루어지고, 상기 영구자석 연결부재는 복합 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 가동 어셈블리.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 영구자석 연결부재는 상기 피스톤 연결부재의 끝단에 축방향으로 소정길이 이상으로 맞물리도록 설치된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 가동 어셈블리.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬릿홀들은 원주방향으로 일정 간격을 두고 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 가동 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 슬릿홀들은 상기 피스톤 연결부재의 축방향 길이 전체에 걸쳐 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 가동 어셈블리.

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