KR101248464B1

KR101248464B1 - 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR101248464B1
Application number: KR1020060040190A
Authority: KR
Inventors: 조성만; 박정식
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2013-03-28
Also published as: KR20070107541A

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱과; 실린더 홀이 구비되며 상기 케이싱 내부에 위치하는 전방 프레임과; 상기 전방 프레임에 장착되는 외측 고정자와; 상기 전방 프레임의 실린더 홀에 삽입되는 피스톤과, 그 피스톤과 일체로 결합되는 내측 고정자와, 그 내측 고정자에 결합되는 마그네트와, 상기 내측 고정자와 피스톤을 체결하는 체결 부재를 포함하여 구성되며 상기 외측 고정자와의 전자기적 상호작용에 의해 직선 왕복 운동하는 가동자 일체형 피스톤과; 상기 가동자 일체형 피스톤을 탄성 지지하는 공진 스프링 유닛과; 상기 전방 프레임의 실린더 홀 내부로 가스의 유입/유출을 제어하는 밸브 어셈블리를 포함하여 구성된다. 이로 인하여, 직선 왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터의 공극을 감소시키게 될 뿐만 아니라 그 한 개의 공극만을 조절하면서 부품을 조립하게 됨으로써 리니어 모터의 효율을 높이게 되고 조립 생산성을 높이게 되며, 또한 상기 리니어 모터의 내측 고정자와 마그네트 그리고 피스톤을 일체로 구성하여 구조가 컴팩트하고 크기가 작아지게 되어 제품을 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조 단가를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1은 종래 왕복동식 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명의 왕복동식 압축기의 일실시예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 왕복동식 압축기를 구성하는 가동자 일체형 피스톤의 다른 변형예를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 왕복동식 압축기를 구성하는 밸브 어셈블리의 다른 변형예를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 왕복동식 압축기의 작동 상태를 도시한 단면도,

도 6은 본 발명의 왕복동식 압축기의 밸브 어셈블리의 작동 상태를 도시한 단면도,

도 7은 본 발명의 왕복동식 압축기의 공극을 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100; 케이싱 110; 전방 프레임

111; 실린더 홀 120; 외측 고정자

140; 피스톤 150; 내측 고정자

160; 마그네트 170; 지지 부재

180; 체결 부재 190; 스프링 지지대

200; 제1 스프링 210; 제2 스프링

230; 밸브 지지플레이트 240,300; 흡입 밸브

250,280; 토출 밸브 260; 밸브 커버

290; 밸브 스프링 CP; 가동자 일체형 피스톤

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 구성 부품을 간단하게 할 뿐만 아니라 전체 크기를 줄이고, 또한 구동력을 발생시키는 구동 모터의 공극을 최소화할 수 있도록 한 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 실린더내부에서 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 가스를 흡입하고 압축하는 기계이다. 이와 같은 왕복동식 압축기는 구동 매카니즘에 따라 크게 두 가지 방식으로 나누어진다. 하나는 모터의 회전 운동이 직선 왕복 운동으로 변환되어 피스톤에 전달되는 방식이고, 다른 하나는 모터의 직선 왕복 운동이 직접 피스톤에 되는 방식이다.

도 1은 왕복동식 압축기의 일예를 도시한 것이다. 이에 도시한 바와 같이, 상기 왕복동식 압축기는 가스 흡입관(1)과 가스 토출관(2)이 결합된 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부에 서로 소정의 간격을 두고 탄력 지지되어 설치되는 전방 프레임(20) 및 중간 프레임(30)과, 상기 전방 프레임(20)과 중간 프레임(20)사이에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동 모터(40)와, 상기 전방 프레임(20)에 삽입되는 실린더(50)와, 상기 구동 모터(40)의 구동력을 전달받아 상기 실린더(50)내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤(60)과, 상기 피스톤(60)을 복개하는 후방 프레임(70)과, 상기 피스톤(60)을 탄성 지지하여 공진을 유도하는 공진 스프링(80)들과, 상기 피스톤(60)의 직선 왕복 운동에 따라 상기 실린더(50)의 내부로 가스가 흡입되고 압축되게 가스 유로를 개폐하는 밸브 조립체(90)를 포함하여 구성된다.

상기 구동 모터(40)는 상기 전방 프레임(20)과 중간 프레임(30) 사이에 장착되는 외측 고정자(41)와, 상기 외측 고정자(41)의 내부에 일정 간격을 이루도록 삽입되어 상기 전방 프레임(20)에 장착되는 내측 고정자(42)와, 상기 외측 고정자(41)에 결합되는 권선 코일(43)과, 상기 외측 고정자(41)와 내측 고정자(42)사이에 직선 움직임 가능하게 삽입되는 가동자(44)를 포함하여 구성된다.

상기 외측 고정자(41)는 일정 길이를 갖는 원통 형태로 형성되며 그 내주벽에 상기 권선 코일(43)이 위치하는 개구홈(H)이 형성되고 그 개구홈(H)의 양측에 위치하는 부분은 폴부를 형성하게 된다.

상기 내측 고정자(42)는 일정 길이를 갖는 원통 형태로 형성되며 그 일측 단면은 사각 형태로 형성된다.

상기 외측 고정자(41)와 내측 고정자(42)는 적층 시트가 복수 개 적층되어 이루어진 적층체이다.

상기 가동자(44)는 원통 형상의 홀더(45)와 그 홀더(45)에 결합되는 다수개의 마그네트(46)를 포함하여 구성되며, 그 홀더(44)는 상기 피스톤(60)과 연결된다.

상기 공진 스프링(80)들은 피스톤(60) 또는 가동자(44)와 후방 프레임(70)사이에 위치하는 제1 공진 스프링들과 그 피스톤(60) 또는 가동자(44)와 전방 프레임(20)사이에 위치하는 제2 공진 스프링들로 구성되며, 그 제1 공진 스프링들과 제2 공진 스프링들은 직렬로 배열된다.

상기 밸브 조립체(90)는 상기 실린더(50)의 일측을 복개하도록 상기 전방 프레임(20)에 결합되는 토출 커버(91)와, 상기 토출 커버(91)내에 위치하여 그 실린더(50)의 일측을 개폐하는 토출 밸브(92)와, 그 토출 커버(91)내에 위치하여 그 토출 밸브(92)를 탄성 지지하는 밸브 스프링(93)과, 상기 피스톤(60)의 단부에 결합되어 그 피스톤(60) 내부에 관통 형성된 내부 유로(61)를 개폐하는 흡입 밸브(94)를 포함하여 구성된다.

미설명 부호 21은 체결 볼트이고, 22는 너트이다.

상기한 바와 같은 왕복동식 압축기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 구동 모터(40)에 전원이 인가되면 그 구동 모터(40)의 권선 코일(42)에 흐르는 전류에 의해 상기 외측 고정자(41)와 내측 고정자(42)에 플럭스가 형성된다. 상기 외측 고정자(41)와 내측 고정자(42)에 형성되는 플럭스와 상기 가동자(44)의 마그네트(46)에서 형성되는 플럭스의 상호작용에 의해 그 가동자(44)가 직선 왕복 운동하게 되며 그 가동자(44)의 직선 왕복 운동이 피스톤(60)에 전달되어 그 피스톤(60)이 실린더(50) 내부에서 직선 왕복 운동하게 된다.

상기 피스톤(60)이 실린더(50) 내부에서 직선 왕복 운동함에 따라 밸브 조립체(90)를 구성하는 흡입 밸브(94)와 토출 밸브(92)가 가스 유로를 개폐하면서 가스 를 실린더(50) 내부로 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다. 이와 같은 과정이 반복되면서 가스가 지속적으로 압축된다.

그러나 상기한 바와 같은 왕복동식 압축기는 직선 왕복 구동력을 발생시키는 구동 모터(40)는 외측 고정자(41)와 내측 고정자(42)사이에 마그네트(46)가 구비된 가동자(44)가 움직임 가능하게 삽입되도록 구성되므로 그 구동 모터(40)의 외경이 크게 될 뿐만 아니라 구성 부품 수가 많게 되어 압축기의 전체 크기가 커지게 되고 조립 생산성이 떨어지게 되는 단점이 있다. 상기 왕복동식 압축기의 전체 크기가 커지게 되면 그 왕복동식 압축기가 냉장고나 에어컨 등에 설치될 때 그 설치 공간을 많이 차지하게 될 뿐만 아니라 그 압축기의 설치 위치가 자유롭지 못하게 된다.

또한, 상기 구동 모터(40)의 외측 고정자(41)와 내측 고정자(42) 사이에 가동자(44)가 삽입된 구조이므로 그 외측 고정자(41)와 내측 고정자(42) 그리고 가동자(44) 사이의 공극이 크게 될 뿐만 아니라 그 공극이 일정하게 유지되도록 부품들을 조립하게 되어 구동 모터(40)의 출력이 저하되고 또한 부품 조립이 수월하지 못하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 공진 스프링(80)들이 직렬로 배열되므로 그 공진 스프링(80)들이 차지하는 공간이 크게 되어 압축기의 전체 크기를 보다 크게 하는 요인으로 작용하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구성 부품을 간단하게 할 뿐만 아니라 전체 크기를 줄이고, 또한 구동력을 발 생시키는 구동 모터의 공극을 최소화할 뿐만 아니라 그 공극 유지를 수월하게 할 수 있도록 한 왕복동식 압축기를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱; 실린더 홀이 구비되며 상기 케이싱 내부에 위치하는 전방 프레임; 상기 전방 프레임에 장착되는 외측 고정자; 상기 전방 프레임의 실린더 홀에 삽입되는 피스톤과, 그 피스톤과 일체로 결합되는 내측 고정자와, 그 내측 고정자에 결합되는 마그네트와, 상기 내측 고정자와 피스톤을 체결하는 체결 부재를 포함하여 구성되며, 상기 외측 고정자와의 전자기적 상호작용에 의해 직선 왕복 운동하는 가동자 일체형 피스톤; 상기 가동자 일체형 피스톤을 탄성 지지하는 공진 스프링 유닛; 및 상기 전방 프레임의 실린더 홀 내부로 가스의 유입/유출을 제어하는 밸브 어셈블리;를 포함하고, 상기 체결 부재에는 상기 케이싱의 내부와 상기 실린더 홀 사이를 연통시켜 상기 케이싱 내부의 냉매를 상기 실린더 홀로 안내하는 흡입 유로가 길이 방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 왕복동식 압축기의 일실시예를 도시한 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 왕복동식 압축기는 내부 공간을 갖는 케이싱(100)에 전방 프레임(110)이 위치하며, 그 전방 프레임(110)에 리니어 모터를 구성하는 외측 고정자(120)가 결합된다.

상기 케이싱(100)에 가스가 흡입되는 가스 흡입관(101)과 가스가 토출되는 가스 토출관(102)이 각각 결합된다.

상기 전방 프레임(110)은 내부에 실린더 홀(111)이 관통 형성되는 실린더 블록부(112)와 그 실린더 블록부(112)의 일측에 소정 면적을 갖도록 연장 형성되어 상기 외측 고정자(120)가 결합되는 결합부(113)를 포함하여 이루어진다.

상기 외측 고정자(120)는 박판으로 형성된 다수 장의 적층 시트가 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체(121)와, 그 적층체(121)의 내부에 위치하는 권선 코일(122)을 포함하여 구성된다. 상기 외측 고정자(120)는 그 일측면이 상기 전방 프레임(110)의 결합부(113)에 결합되며, 그 외측 고정자(120)의 내부 관통 홀의 중심과 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)의 중심과 일치됨이 바람직하다.

한편, 상기 외측 고정자(120)의 타측면에 중간 프레임(130)이 지지 결합됨이 바람직하고, 또한 그 중간 프레임(130)은 별도의 체결 유닛(미도시)에 의해 상기 전방 프레임(110)의 결합부(113)와 함께 체결되어 그 외측 고정자(120)를 고정 지지시키게 된다.

상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111) 및 외측 고정자(120)의 관통 홀에 가동자 일체형 피스톤(CP)이 삽입된다. 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)은 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)에 삽입되는 피스톤(140)과, 상기 피스톤(140)의 일측에 지지되는 내측 고정자(150)와, 상기 내측 고정자(150)의 외주면에 고정 결합되는 마그네트(160)와, 상기 내측 고정자(150)의 타측을 지지하는 지지 부재(170)와, 상기 지지 부재(170)와 내측 고정자(150)에 관통 삽입되어 상기 피스톤(140)에 체결되는 체결 부재(180)를 포함하여 구성된다.

상기 가동자 일체형 피스톤(CP)을 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111) 과 외측 고정자(120)의 관통 홀에 삽입시 그 가동자 일체형 피스톤(CP)의 마그네트(160) 외주면과 상기 외측 고정자(120)의 관통 홀의 내주벽사이에 일정 공극을 이루게 된다.

상기 피스톤(140)은 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)의 내경과 상응하는 외경과 일정 길이를 갖도록 형성되는 몸체부(141)의 일면에 일정 깊이를 갖는 나사공(142)이 형성되고 그 나사공(142)의 둘레로 일정 폭과 깊이를 갖는 환형 형상의 지지홈(143)이 형성되며 그 몸체부(141)의 타면은 평면으로 형성되어 압력면(144)을 이루게 된다.

상기 내측 고정자(150)는 다수 장의 적층 시트들이 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층된 적층체로 이루어지며, 그 적층체의 외주면에 마그네트(160)가 고정 결합되는 고정부(151)가 구비된다. 상기 내측 고정자(150)의 외경은 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)의 내경보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 상기 내측 고정자(150)의 길이는 상기 외측 고정자(120)의 길이보다 길게 형성된다.

상기 마그네트(160)는 원호 형상을 갖는 다수개의 마그네트 조각들로 구성됨이 바람직하고, 그 마그네트 조각들은 상기 내측 고정자(150)의 고정부(151)에 원통 형상을 이루도록 일정 간격을 두고 고정 결합된다. 이때, 상기 마그네트(160)의 외경은 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111) 내경보다 작게 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 마그네트(160)의 결합 상태를 견고하게 하기 위하여 그 마그네트 조각들의 외주면을 와이어로 감쌀 수 있다.

상기 마그네트(160)가 결합된 내측 고정자(150)의 일측이 상기 피스톤(140)의 지지홈(143)에 삽입된다.

상기 지지 부재(170)는 일정 외경과 길이를 갖도록 형성된 몸체부(171)의 일면에 일정 폭과 깊이를 갖는 환형 형상의 지지홈(172)이 형성되고 그 몸체부(171)의 가운데 관통 구멍(173)이 형성되어 이루어진다. 상기 지지 부재(170)는 그 지지홈(172)이 상기 내측 고정자(150)의 타측에 결합되도록 상기 내측 고정자(150)와 결합된다.

상기 체결 부재(180)는 일정 길이를 갖는 체결 볼트임이 바람직하고 그 체결 볼트는 상기 지지 부재(170)의 관통 구멍(173) 및 내측 고정자(150)의 관통 홀에 관통 삽입됨과 아울러 그 체결 볼트의 일측이 피스톤(140)의 나사공(142)에 체결된다.

한편, 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)의 다른 변형예로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 지지 부재(170)가 배제되고, 피스톤(140)과 내측 고정자(150)와 마그네트(160) 그리고 체결 부재(180)로 구성될 수 있다.

상기 공진 스프링 유닛은 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)에 고정 결합되는 스프링 지지대(190)와, 상기 스프링 지지대(190)의 양측에 각각 위치함과 아울러 길이 방향으로 서로 중첩되어 그 스프링 지지대를 지지하는 제1 스프링(200)들 및 제2 스프링(210)들을 포함하여 구성된다.

상기 스프링 지지대(190)는 원판 형태로 형성되며 그 내부에 관통 구멍이 형성된 베이스부(191)와 그 베이스부(191)에 일정 간격을 두고 방사상으로 연장 형성 되는 복수 개의 제1 스프링 지지부(192)들과 그 베이스부(192)에 절곡 연장 형성되는 복수 개의 제2 스프링 지지부(193)들을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 스프링 지지부(192)들과 제2 스프링 지지부(193)들은 서로 교번되게 위치함이 바람직하며, 그 제1 스프링 지지부(192)와 제2 스프링 지지부(193)에 관통 구멍이 각각 형성됨이 바람직하며, 그 관통 구멍의 둘레로 스프링이 고정 결합되는 환형 돌기(194)가 형성됨이 바람직하다.

상기 스프링 지지대는 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)의 구성 부품을 조립시 함께 그 가동자 일체형 피스톤(CP)과 결합된다. 이때, 가동자 일체형 피스톤(CP)의 지지 부재의 관통 구멍과 그 스프링 지지대의 관통 구멍을 일치시킨 상태에서 체결 부재가 관통 삽입된다.

한편, 상기 스프링 지지대(190)를 복개하도록 상기 중간 프레임(130)에 후방 프레임(220)이 고정 결합된다. 상기 중간 프레임(130)이 배제된 경우 그 후방 프레임(220)은 상기 외측 고정자(120)에 고정 결합될 수 있다.

상기 제1 스프링(200)들은 압축 코일 스프링이며, 그 제1 스프링(200)의 일측이 상기 스프링 지지대(190)의 제1 스프링 지지부(192)에 고정 지지되고 그 제1 스프링(200)의 타측이 후방 프레임(220)의 내벽에 고정 지지된다. 이때, 상기 제1 스프링의 일측이 제1 스프링 지지부의 환형 돌기에 고정 결합되고, 그 제1 스프링의 타측이 후방 프레임(220)의 내벽에 고정 부재(221)가 결합되어 그 고정 부재(221)에 고정 결합됨이 바람직하다.

상기 제2 스프링(210)들은 압축 코일 스프링이며, 그 제2 스프링의 일측이 상기 스프링 지지대(190)의 제2 스프링 지지부(193)에 고정 결합되고 그 제2 스프링의 타측이 상기 외측 고정자(120)의 일면에 고정 지지된다. 상기 외측 고정자(120)의 일면에 중간 프레임(130)에 위치하게 될 경우 그 제2 스프링(210)의 타측이 그 중간 프레임(130)에 고정 지지된다. 이때, 상기 중간 프레임(130)에 고정 부재(131)가 결합되어 그 제2 스프링(210)의 타측이 그 고정 부재(131)에 고정 결합됨이 바람직하다.

상기 밸브 어셈블리는 흡입 구멍(231)과 토출 구멍(232)이 구비되어 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)을 복개하는 밸브 지지플레이트(230)와, 상기 밸브 지지플레이트(230)의 일측에 결합되어 그 흡입 구멍(231)을 개폐하는 흡입 밸브(240)와, 상기 밸브 지지플레이트(230)의 타측에 결합되어 그 토출 구멍(232)을 개폐하는 토출 밸브(250)와, 내부에 흡입 플레넘과 토출 플레넘이 구비되며 상기 밸브 지지플레이트(230)를 복개하도록 전방 프레임(110)에 고정 결합되어 그 밸브 지지플레이트(230)를 지지 고정하는 밸브 커버(260)를 포함하여 구성된다.

상기 밸브 지지플레이트(230)는 일정 두께와 면적을 갖도록 형성되며 그 일측에 흡입 구멍(231)이 형성되고 그 타측에 토출 구멍(232)이 형성된다.

상기 흡입 밸브(240)는 상기 밸브 지지플레이트(230)와 같은 크기를 갖는 박판으로 이루어지며, 그 박판의 일측에 상기 밸브 지지플레이트(230)의 흡입 구멍(231)을 개폐하는 개폐부(241)가 형성되고 그 박판에 상기 밸브 지지플레이트(230)의 토출 구멍(232)과 상응하는 토출 구멍(242)이 형성되어 이루어진다.

상기 밸브 커버(260)는 캡 형태로 형성되는 커버부(261)와 그 커버부(261)의 내부 공간에 연장 형성되며 그 커버부(261)의 내부를 흡입 플레넘과 토출 플레넘으로 구획함과 아울러 결합시 상기 밸브 지지플레이트(230)를 지지하는 구획 격벽(262)과 상기 커버부(261)의 흡입 플레넘측에 위치하도록 커버부(261)에 형성되는 흡입 구멍(263)과 상기 커버부(261)의 토출 플레넘측에 위치하도록 커버부(261)에 형성되는 토출 구멍(264)을 포함하여 이루어진다. 상기 밸브 커버(260)의 토출 구멍(264)은 가스 토출관(102)과 연결된다.

상기 밸브 지지플레이트(230)와 흡입 밸브(240) 그리고 토출 밸브(250)가 결합된 조립체가 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)을 복개하고, 상기 밸브 커버(260)가 상기 조립체를 복개함과 아울러 그 조립체를 고정 지지하면서 상기 전방 프레임(110)에 고정 결합된다. 이때, 상기 흡입 밸브(240)는 피스톤(140)측에 위치하게 되며, 상기 밸브 지지플레이트(230)의 흡입 구멍(231)은 밸브 커버(260)의 흡입 플레넘내에 위치하고 그 밸브 지지플레이트(230)의 토출 구멍(232)은 밸브 커버(260)의 토출 플레넘측에 위치하게 된다.

상기 케이싱(100) 내부에 위치하는 구성 부품들은 별도의 스프링 지지 유닛(미도시)에 의해 케이싱(100)에 지지됨이 바람직하다.

한편, 상기 밸브 어셈블리의 다른 변형예로, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 어셈블리는 상기 전방 프레임(110)에 고정 결합되어 실린더 홀(111)을 복개하는 토출 커버(270)와, 상기 토출 커버(270)내에 위치하여 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)을 개폐하는 토출 밸브(280)와, 상기 토출 밸브(280)를 탄성 지지하는 밸브 스프링(290)과, 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)에 장착되는 흡입 밸 브(300)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)에 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)과 연통되는 흡입 유로(F)가 구비되며 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)의 피스톤(140)에 장착되는 흡입 밸브(300)는 그 흡입 유로(F)를 개폐하게 된다.

상기 토출 커버(270)는 캡 형태로 형성되며 그 일측에 토출 구멍(271)이 형성된다.

상기 밸브 스프링(290)은 압축 코일 스프링이 바람직하다.

그리고 상기 흡입 유로(F)는 체결 부재(180)의 가운데 관통 형성되는 관통 구멍과 상기 피스톤(140)에 관통 형성되어 그 체결 부재(180)의 관통 구멍과 실린더 홀(111)을 연통시키는 관통 구멍으로 이루어짐이 바람직하다.

이하, 본 발명의 왕복동식 압축기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 압축기에 전원이 인가되면서 리니어 모터 외측 고정자(120)의 권선 코일(122)에 전류가 인가되면 그 권선 코일(122)에 흐르는 전류에 의해 그 외측 고정자(120)와 가동자 일체형 피스톤(CP)의 내측 고정자(150)를 따라 폐루프 형태의 플럭스가 형성되며 그 플럭스와 그 내측 고정자(150)에 결합된 마그네트(160)에 의한 플럭스의 상호 작용에 의해 그 마그네트(160)에 직선 왕복 구동력이 발생된다.

상기 가동자 일체형 피스톤(CP)의 마그네트(160)에 직선 왕복 구동력이 발생됨에 따라, 도 5에 도시한 바와 같이, 그 가동자 일체형 피스톤(CP)이 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111) 내부에서 직선 왕복 운동하게 된다. 이때, 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)은 상기 공진 스프링 유닛에 의해 탄성 지지되어 공진 운동을 하 게 된다.

상기 가동자 일체형 피스톤(CP)이 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111)에서 직선 왕복 운동함에 따라 상기 전방 프레임(110)의 실린더 홀(111) 내부로 가스가 흡입되고 압축되어 토출된다. 이와 같은 과정을 보다 상세하게 설명하면 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)이 하사점으로 이동하게 되면 압력차에 의해 상기 흡입 밸브(240)의 개폐부(241)가 휘어지면서 가스가 밸브 커버(260)의 흡입 구멍(263)과 흡입 플레넘 그리고 밸브 지지플레이트(230)의 흡입 구멍(231)을 통해 실린더 홀(111) 내부로 유입된다. 그리고 가동자 일체형 피스톤(CP)이 상사점으로 이동하게 되면 가스가 압축되면서 설정된 압력이상이 되면 토출 밸브(250)가 휘어지면서 토출 구멍(232)을 오픈시키게 되어 그 압축된 가스가 토출 구멍(242)(232)을 통해 토출된다.

한편, 상기 밸브 어셈블리가 다른 변형예의 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 가동자 일체형 피스톤(CP)이 하사점으로 이동하게 되면 압력차에 의해 토출 밸브(280)가 실린더 홀(111)을 막은 상태에서 흡입 밸브(300)가 휘어지면서 가동자 일체형 피스톤(CP)에 형성된 흡입 유로(F)를 통해 가스가 실린더 홀(111) 내부로 흡입된다. 그리고 그 가동자 일체형 피스톤(CP)이 하사점에서 상사점으로 이동하게 되면 흡입 밸브(300)가 가동자 일체형 피스톤(CP)의 흡입 유로(F)를 막게 되면서 가스가 압축되어 설정된 압력 이상이 되면 토출 밸브(280)가 실린더 홀(111)을 오픈시키면서 압축 가스가 토출된다.

본 발명은 가동자 일체형 피스톤(CP)이 원통 형태로 이루어진 내측 고정 자(150)의 외주면에 마그네트(160)가 고정 결합되고, 그 마그네트(160)가 고정 결합된 내측 고정자(150)가 피스톤(140)에 결합된 구조로 이루어지게 되므로 크기가 작아지게 될 뿐만 아니라 리니어 모터를 구성하는 외측 고정자(120)와 내측 고정자(150) 그리고 그 외측 고정자(120)와 내측 고정자(150)사이에 위치하는 마그네트(160)사이의 간격인 공극이 줄어들게 된다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 내측 고정자(150)의 외주면에 마그네트(160)가 고정 결합된 상태에서 상기 외측 고정자(120)의 관통 홀에 일정 간격을 이루도록 삽입되므로 외측 고정자(120)의 내주벽과 마그네트(160)의 외주면사이의 간격(G)만이 존재하게 되어 공극이 줄어들게 된다. 이와 더불어, 외측 고정자(120)의 내주벽과 마그네트(160)사이의 간격만 일정하게 유지되도록 구성 부품을 조립하게 되므로 리니어 모터의 공극 유지가 쉽고 간편하게 된다.

또한, 상기 공진 스프링 유닛은 그 스프링 지지대(190)가 베이스부(191)에 수평 방향으로 연장 형성되는 제1 스프링 지지부(192)와 그 베이스부(191)에 절곡 연장 형성된 제2 스프링 지지부(193)를 포함하여 이루어지고, 또한 그 제1 스프링 지지부(192)와 제2 스프링 지지부(193)에 각각 제1 스프링(200)과 제2 스프링(210)이 지지되므로 그 제1 스프링(200)과 제2 스프링(210)이 중첩되게 위치하게 되어 공진 스프링 유닛의 크기가 작아지게 된다.

또한, 상기 리니어 모터의 외측 고정자(120)를 지지하는 전방 프레임(110)에 실린더 홀(111)이 형성되므로 종래 기술과 같이 별도의 실린더 부품을 배제하게 되어 구성이 간단하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 왕복동식 압축기는 직선 왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터의 공극을 감소시키게 될 뿐만 아니라 그 한 개의 공극만을 조절하면서 부품을 조립하게 되므로 리니어 모터의 효율을 높이게 되고 조립 생산성 및 양산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 리니어 모터의 내측 고정자와 마그네트 그리고 피스톤을 일체로 구성하여 구조가 컴팩트하고 크기가 작아지게 됨으로써 제품을 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조 단가를 감소시키게 되어 제품의 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

케이싱;

실린더 홀이 구비되며 상기 케이싱 내부에 위치하는 전방 프레임;

상기 전방 프레임에 장착되는 외측 고정자;

상기 전방 프레임의 실린더 홀에 삽입되는 피스톤과, 그 피스톤과 일체로 결합되는 내측 고정자와, 그 내측 고정자에 결합되는 마그네트와, 상기 내측 고정자의 내주면을 관통하여 그 내측 고정자와 피스톤을 체결하는 체결 부재를 포함하여 구성되며, 상기 외측 고정자와의 전자기적 상호작용에 의해 직선 왕복 운동하는 가동자 일체형 피스톤;

상기 가동자 일체형 피스톤을 탄성 지지하는 공진 스프링 유닛; 및

상기 전방 프레임의 실린더 홀 내부로 가스의 유입/유출을 제어하는 밸브 어셈블리;를 포함하고,

상기 체결 부재에는 상기 케이싱의 내부와 상기 실린더 홀 사이를 연통시켜 상기 케이싱 내부의 냉매를 상기 실린더 홀로 안내하는 흡입 유로가 길이 방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 내측 고정자는 소정 형상을 갖는 적층 시트들이 원통 형상을 이루도록 방사상으로 적층되며 그 원통 형태의 적층체의 외경은 피스톤의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 가동자 일체형 피스톤은 상기 내측 고정자의 타측을 지지하는 지지 부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 공진 스프링 유닛은 상기 가동자 일체형 피스톤에 고정 결합되는 스프링 지지대와, 상기 스프링 지지대의 일측과 케이싱 내벽사이에 위치하는 제1 스프링들과, 상기 스프링 지지대의 타측과 외측 고정자의 일측사이에 위치하는 제2 스프링들을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 흡입 구멍과 토출 구멍이 구비되어 상기 전방 프레임의 실린더 홀을 복개하는 밸브 지지플레이트와, 상기 밸브 지지플레이트의 일측에 결합되어 그 흡입 구멍을 개폐하는 흡입 밸브와, 상기 밸브 지지플레이트의 타측에 결합되어 그 토출 구멍을 개폐하는 토출 밸브와, 내부에 흡입 플레넘과 토출 플레넘이 구비되며 상기 밸브 지지플레이트를 복개하도록 전방 프레임에 고정 결합되어 그 밸브 지지플레이트를 지지 고정하는 밸브 커버를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 상기 전방 프레임에 고정 결합되어 실린더 홀을 복개하는 토출 커버와, 상기 토출 커버내에 위치하여 상기 전방 프레임의 실린더 홀을 개폐하는 토출 밸브와, 상기 토출 밸브를 탄성 지지하는 밸브 스프링과, 상기 가동자 일체형 피스톤에 그 실린더 홀과 연통되는 흡입 유로가 구비되며 그 가동자 일체형 피스톤의 피스톤에 장착되어 그 흡입 유로를 개폐하는 흡입 밸브를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.