KR100810845B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쉘, 쉘 내부에 설치되며, 실린더, 실린더 내부를 왕복하며 냉매를 압축하는 피스톤 및 피스톤을 구동하는 리니어 모터를 포함하는 압축기 본체, 쉘 내부에서 압축기 본체를 지지하며, 쉘 바닥으로부터 이격된 위치에 설치되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 탄성부재의 설치 위치가 압축기 본체의 무게 중심에 더 가까워질 수 있어, 탄성부재에 가해지는 회전 모멘트를 저감할 수 있고, 따라서 압축기 본체의 진동을 저감할 수 있다.
압축기, 진동, 소음, 무게중심, 탄성부재, 설치점 변경, 쉘

Description

리니어 압축기{LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 종래의 리니어 압축기의 일 예를 도시한 도면;
도 2는 일반적인 리니어 압축기의 진동 시스템을 도시한 개략도;
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 압축기를 도시한 사시도;
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 압축기를 도시한 측면도;
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리니어 압축기를 도시한 측면도;
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 리니어 압축기를 도시한 측면도이다.
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는 진동을 저감할 수 있는 구성을 포함하는 리니어 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.
최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 개발되고 있다.
도 1은 리니어 압축기의 일 예를 도시한 것이다. 일반적으로 리니어 압축기는 밀폐된 쉘(1) 내부에서 피스톤(4)이 리니어 모터(10)에 의해 실린더(2) 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성된다. 리니어 모터(10)는 이너스테이터(12), 아우터스테이터(14) 및 영구자석(16)을 포함한다. 영구자석(16)은 이너스테이터(12) 및 아우터스테이터(14) 사이에서 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동한다. 영구자석(16)은 피스톤(4)과 연결된 상태에서 구동됨에 따라 피스톤(4)이 실린더(2) 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시킨다.
또한 리니어 압축기는 실린더(2)가 설치되는 프레임(3)을 포함한다. 또한, 프레임(3)과 볼트 조립되는 모터 커버(5)를 더 구비한다. 리니어 모터(10)는 프레임(3)과 모터 커버(5) 사이에 설치된다. 또한 모터 커버(5)에는 백커버(6)가 설치되어, 피스톤(4)과 연결되는 스프링(7)의 일 단을 지지한다.
이하에서, 리니어 압축기의 진동 시스템을 간략화하기 위해, 실린더(2), 피스톤(4), 프레임(3), 모터 커버(5), 백커버(6), 스프링(7), 리니어 모터(10), 냉매가 지나는 유로 및 냉매의 압축에 사용되는 부재를 총칭하여 리니어 압축기 본체(20)라고 한다.
일반적으로 피스톤(4)의 운동으로부터 발생한 진동이 쉘(1)로 직접 전달되지 않게 하기 위해, 압축기 본체(20)는 쉘(1) 바닥으로부터 이격되어 설치된다. 압축기 본체(20)는 탄성부재(9)에 의해 지지되어, 쉘(1) 바닥으로부터 이격되어 설치된다. 탄성부재(9)는 압축기 본체(20)의 전방에 1쌍, 압축기 본체(20)의 후방에 1쌍씩, 4개가 설치되는 것이 일반적이다.
도 2는 리니어 압축기의 진동 시스템을 도시한 개략도이다.
탄성부재(9)에는 압축기 본체(20)의 무게 때문에 반력이 가해진다. 또한 압축기 본체(2))의 무게중심점은 압축기 본체(20) 내부의 소정 위치에 존재한다. 따라서 압축기 본체(20)의 무게중심점으로부터 탄성부재(9)의 설치점이 소정 거리(r) 떨어져있으므로, 피스톤(4)의 운동으로 인해, 탄성부재(9)에는 회전 모멘트가 발생한다. 탄생부재(9)가 회전 모멘트에 의해 진동하게 되면, 탄성부재(9)에 의해 지지되는 압축기 본체(20)도 진동하게 된다. 따라서 리니어 압축기 전체의 진동 및 소 음이 커질 뿐 아니라, 리니어 압축기를 기구에 장착하는 마운트(30)에도 진동이 전달된다. 또한 리니어 압축기가 장착된 기구에도 진동이 전달되어 기구 자체의 진동 및 소음도 커지게 된다.
본 발명은 리니어 압축기의 진동을 저감하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 압축기 본체에 발생하는 회전 모멘트를 저감함으로써, 리니어 압축기의 진동을 저감하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 쉘 내부에서 발생되는 압축기의 진동을 저감하여, 쉘 외부로 전달되는 진동을 저감하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 냉매를 압축하는 피스톤 및 피스톤을 구동하는 리니어 모터를 포함하는 압축기 본체, 압축기 본체를 수용하는 쉘, 쉘 내부에서 압축기 본체를 지지하며, 하단의 설치 높이가 서로 다른 복수 개의 탄성부재 및 쉘의 바닥으로부터 이격된 위치에서 탄성부재의 하단을 지지하는 서포터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 복수 개의 탄성부재 중 적어도 하나의 하단이 설치되는 높이가 압축기 본체의 무게 중심에 가까워지므로, 회전모멘트가 작아져 압축기의 진동을 저감할 수 있다.
또한 본 발명은 복수 개의 탄성부재가 압축기 본체의 전방에 설치되는 전방 탄성부재 및 압축기 본체의 후방에 설치되는 후방 탄성부재를 포함하고, 전방 탄성부재 및 후방 탄성부재 중 어느 하나는 서포터에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한 본 발명은 쉘의 전방에 리니어 모터에 전원을 인가하는 터미널을 더 포함하고, 복수 개의 탄성부재는, 압축기 본체의 전방에 설치되는 전방 탄성부재 및 압축기 본체의 후방에 설치되는 후방 탄성부재를 포함하고, 전방 탄성부재의 하단은 쉘의 바닥에 의해 지지되고, 후방 탄성부재의 하단은 서포터에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 압축기 본체의 전방에 비해 압축기 본체의 후방이 비교적 쉘 내부의 공간에 여유가 있으므로, 쉘 내부의 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
또한 본 발명은 압축기 본체는, 복수 개의 탄성부재의 상단을 지지하는 본체 서포터를 구비하며, 압축기 본체의 무게 중심의 높이는, 하단의 설치 높이가 높은 탄성부재를 지지하는 서포터와 본체 서포터의 높이 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 리니어 압축기의 진동 시스템을 도시한 개략도이며, 압축기 본체(20)는 탄성부재(9)에 의해 지지되며, 쉘(1) 내에 수용된다. 이를 참조하면 탄성부재(9)에 가해지는 회전 모멘트는 다음과 같다.
M (Moment) = m(mass) × r2 식(1)
이때, 탄성부재(9)와 압축기 본체(20)는 서로 결합되어 있기 때문에, 탄성부재(9)가 회전 모멘트에 의해 회전하게 되면, 압축기 본체(20)도 탄성부재에 대해 상대적으로 회전하게 된다. 따라서 압축기 본체(20)에 피칭(pitching)이 발생하고, 압축기의 진동 및 소음이 발생하게 된다.
식(1)에서, 탄성부재(9)에 가해지는 회전 모멘트를 줄이기 위해서, 질량(m) 또는 탄성부재(9)의 하단 설치점과 무게 중심점 사이의 거리(r)를 줄여야 한다. 이때, 압축기 본체(20)의 질량(m)을 줄이는 것은 한계가 있으며, 용이하지도 않다. 따라서 탄성부재(9)의 하단 설치점과 무게 중심점 사이의 거리(r)를 줄이는 것이 탄성부재(9)에 가해지는 회전 모멘트를 줄이는 데 더 바람직하다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 압축기를 도시한 도면이다. 본 발명의 제1 실시예는 후방 탄성부재의 설치 위치를 변경한 것이다.
실린더(미도시), 피스톤(미도시), 프레임(203), 모터 커버(206), 백커버(207) 및 리니어 모터(210)를 포함하는 압축기 본체(200)가 탄성부재(290)에 의해 지지되며 쉘(100) 내부에 수용된다. 탄성부재(290)는 압축기 본체(200)의 전방, 즉 쉘(100)에 설치된 터미널(110)에 가까운 측에 설치되는 전방 탄성부재(290f)와 압축기 본체(200)의 후방에 설치되는 후방 탄성부재(290r)가 한 쌍씩 설치된다.
여기서, 후방 탄성부재(290r)의 하단 설치점과 무게 중심점 사이의 거리(r)를 줄이기 위해, 후방 탄성부재(290r)의 설치 위치가 쉘(100)의 바닥으로부터 소정 거리 떨어진 상측에 설치된다. 후방 탄성부재(290r)의 하단의 위치가 압축기 본체(200)의 무게중심점에 가까울수록, 후방 탄성부재(290r)에 작용하는 회전 모멘트 가 줄어든다.
후방 탄성부재(290r)의 하단의 위치와 무게중심점과의 상기한 관계를 만족시키기 위해, 후방 탄성부재(290r)의 하단을 쉘(100)의 바닥으로부터 이격된 위치에서 지지하는 구성이 필요하다. 따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 압축기는 쉘(100)의 측면에 설치되어, 후방 탄성부재(290r)의 하단을 지지하는 서포터(230)를 포함한다. 서포터(230)는 쉘(100)의 측면에 부착되는 면과 탄성부재(290)를 지지하는 면을 구비하는 것이라면 어떤 형태라도 가능하다.
또한 후방 탄성부재(290r)의 상단은 압축기 본체(200)를 지지하기 위해서, 압축기 본체(200)와 후방 탄성부재(290r)를 연결하는 구성이 필요하다. 따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 압축기는 후방 탄성부재(290r)의 상단을 구속하는 본체 측 서포터(250)를 포함한다. 본체 측 서포터(250)는 후방 탄성부재(290r)가 압축기 본체(200)를 지지할 수 있게 하는 형태라면 어떠한 형태라도 무방하다. 즉, 압축기 본체(200)의 일부에 연결되는 부분과 후방 탄성부재(290r)를 구속하는 부분으로 구성되면 된다. 도3 및 도4에 도시된 예는, 후방 탄성부재(290r)를 구속하는 면이 백커버(206)와 일체로 형성된 것이다. 후방 탄성부재(290r)를 구속하는 면이 백커버(206)의 일부로 형성되고, 후방 탄성부재(290r)의 상단을 구속하며 압축기 본체(200)가 후방 탄성부재(290r)에 의해 지지될 수 있도록 백커버(206)로부터 절곡되어 형성된다.
본체 측 서포터(250)의 다른 일 예는, 별도로 제작되어 일부는 압축기 본체(200)와, 다른 일부는 후방 탄성부재(290r)와 연결되도록 설치되는 것이다. 본체 측 서포터(250)는 모터 커버(205) 및 백커버(206)에 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 본 발명의 제2 실시예에 따른 리니어 압축기를 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예는 전방 탄성부재의 설치 위치를 변경한 것이다.
여기서, 전방 탄성부재(290f)의 하단 설치점과 무게 중심점 사이의 거리(r)를 줄이기 위해, 전방 탄성부재(290f)의 설치 위치가 쉘(100)의 바닥으로부터 소정 거리 떨어진 상측에 설치된다. 전방 탄성부재(290f)의 하단을 지지하기 위해 서포터(230)가 설치된다. 서포터(230)의 일부는 쉘(100)의 내부에 부착되고, 서포터(230)의 다른 일부는 전방 탄성부재(290f)의 하단을 지지한다.
또한 전방 탄성부재(290f)의 상단은 압축기 본체(200)를 지지해야 한다. 따라서 프레임(203)에 전방 탄성부재(290f)의 상단을 구속하는 본체 측 서포터(250)가 형성된다. 본체 측 서포터(250)는 별도로 제작되어 프레임(203)에 설치될 수도 있고, 프레임(203)의 제작 시 프레임(203)과 일체로 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 리니어 압축기를 도시한 것이다. 본 발명의 제3 실시예는 전방 탄성부재 및 후방 탄성부재를 모두 쉘의 바닥으로부터 이격하여, 탄성부재의 하단 설치점과 압축기 본체의 무게중심점 사이의 거리를 가깝게 하였다.
압축기 본체(200)는 전방 탄성부재(290f) 및 후방 탄성부재(290r)에 의해 지지되며, 쉘(100)의 바닥으로부터 이격하여 설치된다. 또한 전방 탄성부재(290f) 및 후방 탄성부재(290r)의 하단도 쉘(100)의 바닥으로부터 이격되어 설치된다. 쉘(100)의 내부 측벽에 전방 탄성부재(290f) 및 후방 탄성부재(290r)의 하단을 지 지하는 서포터(230)가 설치된다. 또한 압축기 본체(200)에는 전방 탄성부재(290f) 및 후방 탄성부재(290r)의 상단을 구속하는 본체 측 서포터(250)가 설치된다.
전방 탄성부재(290f) 및 후방 탄성부재(290r)를 모두 쉘(100)의 바닥으로부터 이격하여, 하단이 압축기 본체(200)의 무게중심점에 가깝게 설치되는 것은, 전방 탄성부재(290f) 및 후방 탄성부재(290r) 중 어느 하나만 압축기 본체(200)의 무게중심점에 가깝게 설치되는 것보다 탄성부재(290)에 작용하는 회전 모멘트의 저감 및 압축기 본체(200)의 피칭 저감에 더욱 효과적이다.
본 발명에 따른 리니어 압축기는 쉘 내에 설치된 압축기 본체의 피칭을 제거할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 리니어 압축기는 진동 및 소음을 저감할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 리니어 압축기는 압축기 본체의 설치 구조를 변경하여, 쉘 내에서 압축기의 진동이 저감되므로, 압축기가 설치된 기구로 전달되는 진동을 저감할 수 있다.

Claims (4)

  1. 냉매를 압축하는 피스톤 및 피스톤을 구동하는 리니어 모터를 포함하는 압축기 본체;
    압축기 본체를 수용하는 쉘;
    쉘 내부에서 압축기 본체를 지지하며, 하단의 설치 높이가 서로 다른 복수 개의 탄성부재; 및
    쉘의 바닥으로부터 이격된 위치에서 탄성부재의 하단을 지지하는 서포터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수 개의 탄성부재는, 압축기 본체의 전방에 설치되는 전방 탄성부재 및 압축기 본체의 후방에 설치되는 후방 탄성부재를 포함하고, 전방 탄성부재 및 후방 탄성부재 중 어느 하나는 서포터에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    쉘의 전방에 리니어 모터에 전원을 인가하는 터미널;을 더 포함하고,
    복수 개의 탄성부재는, 압축기 본체의 전방에 설치되는 전방 탄성부재 및 압축기 본체의 후방에 설치되는 후방 탄성부재를 포함하고, 전방 탄성부재의 하단은 쉘의 바닥에 의해 지지되고, 후방 탄성부재의 하단은 서포터에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    압축기 본체는, 복수 개의 탄성부재의 상단을 지지하는 본체 서포터를 구비하며,
    압축기 본체의 무게 중심의 높이는, 하단의 설치 높이가 높은 탄성부재를 지지하는 서포터와 본체 서포터의 높이 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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