KR100673460B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기는, 리니어 모터의 이너 코어와 유체가 압축되는 실린더 사이에 완충부재가 개재되기 때문에 상기 이너 코어가 상기 실린더의 외측에 압입될 때, 상기 완충부재의 완충작용에 의해 상기 실린더의 변형이 방지될 수 있어서 조립 라인에서의 실린더 변형으로 인한 효율 저하가 방지될 수 있고, 내구성이 향상될 수 있으며, 작동 불량률이 줄어들 수 있다.
리니어 압축기, 실린더, 리니어 모터, 이너 코어, 완충부재

Description

리니어 압축기{Linear Compressor}

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 리니어 압축기 중 실린더와 이너 코어의 조립구조를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기 중 실린더와 이너 코어의 조립 전 조립구조를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기 중 실린더와 이너 코어의 조립 후 조립구조를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 밀폐용기 70 : 실린더

72 : 피스톤 90 : 리니어 모터

92 : 마그네트 95 : 아우터 코어

96 : 코일 98 : 이너 코어

100 : 완충부재

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 실린더의 외측에 이너 코어가 압축될 때 상기 실린더의 변형을 방지토록 상기 실린더와 이너 코어 사이에 완충부재가 개재된 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 압축기는 리니어 모터의 직선 구동력을 이용하여 실린더 내부에서 피스톤을 직선 왕복운동시키면서 유체를 흡입하고 압축하여 토출하는 기기이다.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기를 나타낸 단면도로서, 도 1에 도시된 리니어 압축기는 밀폐 용기(2)의 내부에 실린더 블록(10)과 백 커버(12)가 구비된다.

상기 실린더 블록(12)에는 상기 밀폐용기(2)에 구비된 유체 흡입파이프(4)로부터 유체를 공급받는 실린더(14)가 구비된다. 상기 실린더(14)의 내부에는 직선 왕복 운동하면서 상기 실린더(14) 내 유체를 압축하는 피스톤(16)이 구비된다. 상기 실린더(14)의 외측에는 상기 실린더(14)에 압축된 유체를 상기 밀폐용기(2)에 구비된 유체 토출파이프(6)로 토출되게 하는 토출 밸브(18')를 포함하는 토출부(18)가 구비된다.

상기 피스톤(16)은 상기 실린더 블록(10)과 백 커버(12) 사이에 위치된 리니어 모터(20)와 연결되어 상기 리니어 모터(20)의 직선 왕복 구동력을 전달받는다.

상기 리니어 모터(20)는 크게 고정자와 상기 고정자와의 전자기적 상호 작용에 의해 직선 왕복 운동하는 가동자로 이루어진다.

상기 고정자는 상기 실린더(14)의 외측에 압입된 이너 코어(21)와, 상기 이너 코어(21)의 외측에 일정 간극을 두고 배치된 링형의 아우터 코어(22)와, 상기 아우터 코어(22)에 구비되어 자장을 형성하는 코일(23)로 이루어진다.

상기 가동자는 상기 이너 코어(21)와 아우터 코어(22) 사이에 위치된 마그네트(25)와, 상기 마그네트(25)와 피스톤(16) 사이에 연결되어 리니어 모터의 직선 구동력을 상기 피스톤(16)에 전달하는 마그네트 프레임(26)으로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 리니어 압축기의 작용을 상세히 살펴보면, 다음과 같다.

상기 리니어 모터(20)의 코일(23)에 전기가 인가되면, 상기 고정자와 가동자 사이에 자기장이 형성되어, 상기 마그네트(25)가 직선 왕복운동하고, 마그네트(25)의 직선 왕복 운동이 상기 마그네트 프레임(26)을 통해 상기 피스톤(16)에 전달되어 상기 피스톤(16)이 상기 실린더(14) 내에서 직선 왕복운동한다.

그러면, 상기 피스톤(16)의 직선 왕복 운동과 함께 상기 토출밸브(18')와 흡입밸브(17)가 개폐작용을 반복적으로 행하고, 이와 연동되어 유체가 상기 밀폐용기(2)와 백 커버(12), 피스톤(16)을 통해 상기 실린더(14) 내로 흡입되고, 상기 실린더(14)에 흡입된 유체가 상기 실린더(14)의 압축실(C)에서 상기 피스톤(16)에 의 해 고압으로 압축되며, 상기 실린더(14)의 압축실(C)에서 고압 압축된 유체가 상기 토출부(18)를 통해 상기 밀폐용기(2) 외부로 토출된다.

상기와 같은 유체의 압축 후 토출과정은 상기 리니어 모터(20)가 작동되는 동안 연속적으로 반복된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 리니어 압축기는, 상기 이너 코어(21)가 실린더(14)의 외측에 유압 프레스로 압입될 때 상기 실린더(14)가 변형되어 상기 실린더(14)의 내경이 작아지곤 하는데, 이로 인해 상기 실린더(14)와 피스톤(16)의 마찰 손실이 커져서 효율 및 내구성이 낮고, 상기 실린더(14)의 변형으로 인한 작동 불량률이 높은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이너 코어가 실린더의 외측에 압입될 때, 상기 실린더의 변형을 방지할 수 있는 리니어 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기는, 밀폐용기 내부에 구비된 실린더와; 상기 실린더의 내부에서 직선 왕복운동되는 피스톤과; 상기 실린더의 외측에 압입된 이너 코어 및 상기 이너 코어의 반경방향 외측에 위치되어 코일이 구비된 아우터 코어를 갖는 고정자와; 상기 아우터 스테이터와 이너 스테이터 사이에 위치되고 상기 피스톤과 연결되어, 직선 왕복운동하는 가동자와; 상기 이너 코어와 실린더 사이에 개재된 완충부재를 포함하여 구성된다.

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

본 발명에 따른 리니어 압축기는, 외관인 밀폐용기(50)와, 상기 밀폐용기(50) 일측에 구비된 실린더 블록(60)과, 상기 밀폐용기(50) 타측에 구비된 백 커버(62)와, 상기 백 커버(62)와 실린더 블록(60) 사이에 구비되어 유체가 압축되는 압축부로 이루어진다.

상기 밀폐용기(50)는 상면이 개방된 하부 용기(52)와, 상기 하부 용기(52)의 상면을 덮는 상부 덮개(54)로 이루어진다.

상기 밀폐용기(50)에는 외부에서 유체가 흡입되는 유체 흡입파이프(56)와, 상기 토출부(80)와 연결되어 외부로 압축 유체가 토출되는 유체 토출파이프(58)가 구비된다.

상기 백 커버(62)는 상기 유체 흡입파이프(56)와 연결된 유체 흡입로(62')가 구비된다.

상기 압축부는 상기 실린더 블록(60)에 고정되고 유체가 흡입,토출되는 실린더(70)와, 상기 실린더(70) 내부에 직선 왕복운동 가능토록 설치되어 상기 실린더(70)의 유체를 압축하는 피스톤(72)을 포함하여 구성된다.

상기 실린더(70)는 개구된 일단을 통해 압축된 유체가 토출되고, 개구된 타 단을 통해 상기 피스톤(72)이 삽입되도록 양단이 개구된 원통구조로 이루어진다.

상기 실린더(70)는 압축된 유체가 토출되는 개구된 일단에 상기 실린더(70)에서 압축된 유체가 상기 유체 토출 파이프(58)로 토출되게 하는 토출부(80)가 구비된다.

상기 토출부(80)는 상기 실린더(70)의 개구된 일단을 덮고 상기 유체 토출파이프(58)와 연결된 토출커버(82)와, 상기 토출커버(82) 내부에 설치되어 상기 실린더(60)의 개구된 일단을 개폐하는 토출밸브(84)로 이루어진다.

상기 토출커버(82)는 상기 토출밸브(84)의 외측에 위치되도록 설치되고 유체 홀(82a')이 형성된 이너 토출커버(82a)와, 상기 이너 토출커버(82a)의 외측에 위치되어 상기 유체 토출파이프(58)와 연결된 아우터 토출커버(82b)로 이루어진다.

상기 토출밸브(84)는 상기 실린더(60)의 개구된 전단에 설치된 토출밸브 바디(84a)와, 상기 토출밸브 바디(84a)와 상기 이너 토출커버(82a) 사이에 설치되어 상기 토출밸브 바디(84a)를 탄지하는 토출밸브 스프링(84b)으로 이루어진다.

한편, 상기 피스톤(72)은 내부에 상기 백 커버(62)의 유체 흡입로(62')를 통해 흡입된 유체가 통과할 수 있도록 유체 관통로(72')가 형성되고, 전방에 상기 피스톤(72)의 유체 관통로(72')의 유체가 상기 실린더(70)로 흡입될 수 있도록 유체 흡입구(72a)가 형성된다.

상기 피스톤(72)의 유체 흡입구(72a)에는 상기 피스톤(72)의 유체 흡입구(72a)를 개폐하는 흡입밸브(73)가 설치된다.

상기한 피스톤(70)은 상기 실린더(70)의 외측에 위치된 리니어 모터(90)와 연결되어 상기 리니어 모터(90)의 직선 왕복 구동력에 의해 직선 왕복운동된다.

상기 리니어 모터(90)는 크게 상기 피스톤(70)과 연동 가능토록 연결된 가동자와, 상기 가동자가 직선 왕복 운동할 수 있도록 상기 가동자와 전자기적으로 상호 작용되는 고정자로 이루어진다.

상기 가동자는 상기 실린더(70)의 반경방향 외측에 위치되고 상기 고정자 내부에 직선 왕복가능토록 설치된 마그네트(92)와, 상기 마그네트(92)가 고정되고 상기 피스톤(72)과 연동되도록 연결되어 상기 피스톤(72)에 리니어 모터(90)의 직선 왕복 구동력을 전달하는 마그네트 프레임(94)으로 이루어진다.

상기 고정자는 상기 실린더(60)의 반경방향 외측에 위치되어 상기 실린더 블록(60)과 백 커버(62) 사이에 고정된 링형의 아우터 코어(95)와, 상기 아우터 코어(95)의 내부에 구비되어 자장을 형성하는 코일(96)과, 상기 아우터 코어(95) 내부에 일정 간극을 갖도록 위치되고 상기 실린더(70)의 외측에 압입된 링형의 이너 코어(98)로 이루어진다.

상기 아우터 코어(95)와 이너 코어(98) 간 간극에는 상기 가동자가 위치된다.

상기 이너 코어(98)는 상기 실린더(70)와의 사이에 후술할 상기 이너 코어(98)의 압입시 실린더(70)의 변형을 방지하는 완충부재(100)가 개재되는 바, 그 내부 반경(98R)이 상기 실린더(70)의 외부 반경(70R)보다 크고, 상기 실린더(70)의 중심으로부터 상기 완충부재(100)의 실린더(70) 반대쪽 끝단까지의 거리(100L)보다 작게 형성된다(도 4 참조). 참고로 도면번호 100L은 상기 이너 코어(98)가 상기 실린더(70)의 외측에 압입되기 전 상태에서의 측정값이다.

상기 완충부재(100)는 상기 이너 코어(98)와 실린더(70) 사이에 개재되어 상기 이너 코어(98)가 실린더(70)의 외측에 압입될 때, 상기 이너 코어(98)에 의해 변형됨으로써 상기 이너 코어(98)의 압입에 의한 외력이 상기 실린더(70)에 전달되지 않도록 흡수한다.

상기한 완충부재(100)는 상기 이너 코어(98)가 상기 실린더(70)의 외측에 끼워진 후 상기 이너 코어(98)의 유동 및 이탈을 방지할 수 있도록, 상기 실린더(70)의 외벽에서 수직하게 돌출된 완충 돌기(100')로 구비될 수 있다.

상기 완충 돌기(100')는 상기 실린더(70)와 일체로 형성될 수도 있거나, 변형 가능한 부재로 상기 실린더(70)와 별개로 구비되어 상기 실린더(70)의 외벽에 고정될 수 있다.

상기 완충 돌기(100')는 링형 또는 상기 실린더(70)의 외둘레를 따라 다수개가 방사형으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 완충 돌기(100')는 상기 실린더(70)의 축방향으로 다수개가 균일하게 구비될 수 있다.

한편, 상기 완충부재(100)는 상기 이너 코어(98)가 상기 실린더(70)의 외측에 압입될 때 상기 이너 코어(98)와 마찰이 크지 않도록, 각각의 완충 돌기(100')가 상기 실린더(70)에서 이너 코어(98)를 향해 갈수록 점차 얇아짐으로써 상기 완충 돌기(100')의 이너 코어(98) 측 끝이 뾰쪽한 것이 좋고, 상기 실린더(70)의 축 방향으로 상기 이너 코어(98)와 실린더(70) 사이 일부에만 개재될 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 리니어 압축기는, 상기 리니어 모터(90)가 작동됨에 따라 상기 피스톤(72)이 상기 실린더(70)의 내부에서 연속적으로 직선 왕복 운동되어 상기 실린더(60)의 압축실(C) 내의 유체가 압축 후 토출되는 과정을 반복하게 된다.

특히, 상기 이너 코어(98)가 외측에 압입될 때, 상기 이너 코어(98)의 압입에 의한 외력이 상기 완충부재(100)에 의해 흡수되기 때문에 상기 실린더(70)의 내경(70D)이 상기 실린더(70)의 성형 당시 치수 그대로 유지되기 때문에 상기 피스톤(72)이 원활하게 직선 왕복운동될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기는, 리니어 모터의 이너 코어와 유체가 압축되는 실린더 사이에 완충부재가 개재되기 때문에 상기 이너 코어가 상기 실린더의 외측에 압입될 때, 상기 완충부재의 완충작용에 의해 상기 실린더의 변형이 방지될 수 있어서 조립 라인에서의 실린더 변형으로 인한 효율 저하가 방지될 수 있고, 내구성이 향상될 수 있으며, 작동 불량률이 줄어들 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 상기 완충부재가 상기 실린더 외벽으로부터 수직하게 돌출된 완충 돌기로 구비됨으로써, 상기 이너 코어의 압입 후 상기 이너 코어의 유동 및 이탈이 방지될 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기는 완충 돌기가 상기 실린더에서 이너 코어를 향해 갈수록 점차 얇아지는 형상이기 때문에 상기 완충 돌기의 이너 코어 측 끝이 뾰쪽하여 상기 완충돌기와 이너 코어의 마찰이 최소화될 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 밀폐용기 내부에 구비된 실린더와; 상기 실린더의 내부에서 직선 왕복운동되는 피스톤과; 상기 실린더의 외측에 압입된 이너 코어 및 상기 이너 코어의 반경방향 외측에 위치되어 코일이 구비된 아우터 코어를 갖는 고정자와; 상기 아우터 스테이터와 이너 스테이터 사이에 위치되고 상기 피스톤과 연결되어, 직선 왕복운동하는 가동자와; 상기 이너 코어와 실린더 사이에 개재된 완충부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이너 코어의 내부 반경은 상기 실린더의 외부 반경보다 크고,
    상기 완충부재가 조립된 실린더에 상기 이너 코어가 조립되지 않은 상태에서, 상기 실린더의 반경방향으로 상기 실린더의 중심으로부터 상기 완충부재의 실린더 반대쪽 끝단까지 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 완충부재는 상기 실린더의 외벽에서 상기 이너 코어를 향해 돌출된 완충 돌기로 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 완충 돌기는 상기 실린더의 축방향으로 다수개 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 완충 돌기는 상기 실린더의 외벽으로부터 수직하게 돌출된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 완충 돌기는 상기 실린더에서 이너 코어를 향해 갈수록 점차 얇아지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 완충부재는 상기 실린더의 축 방향으로 상기 실린더의 외벽 일부에만 위치된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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