KR101307688B1

KR101307688B1 - 리니어 압축기

Info

Publication number: KR101307688B1
Application number: KR1020070111165A
Authority: KR
Inventors: 이경원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2013-09-12
Also published as: KR20090044884A

Abstract

본 발명은 장착구가 중심에 구비되고, 오일이 유동되는 오일순환유로가 내부에 구비된 자성 재질의 프레임; 프레임의 장착구에 일단이 고정되고, 냉매가 압축되는 압축공간이 내부에 구비된 실린더; 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 피스톤; 피스톤을 왕복 직선 운동시키는 영구자석을 포함하는 리니어 모터; 프레임의 일면에 실린더 일단을 덮어주도록 설치되고, 압축공간으로부터 토출되는 냉매를 조절하는 토출밸브 어셈블리; 프레임의 일면에 오일순환유로를 덮어주도록 설치되고, 오일순환유로를 통하여 펌핑되는 오일을 조절하는 오일밸브 어셈블리; 그리고, 토출밸브 어셈블리와 오일밸브 어셈블리 사이에 설치되는 비자성 재질의 구획부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.

리니어 압축기, 프레임, 리니어 모터, 영구자석, 토출밸브 어셈블리, 오일밸브 어셈블리, 구획부, 자성, 비자성

Description

리니어 압축기 {LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 영구자석을 포함하는 리니어 모터에 의해 구동되는 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 리니어 모터에 의해 프레임이 자화되더라도 근접한 구성 부품을 정확한 위치에 손쉽게 장착할 수 있는 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키도록 구성된다.

최근에는 왕복동식 압축기는 구동모터의 회전력을 피스톤의 왕복 직선 운동력으로 전환하기 위하여 크랭크 축 등과 같은 구성부품을 포함하기 때문에 운동전환에 의한 기계적인 손실이 크게 발생되는 문제점이 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.

이러한 리니어 압축기는 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 리니어 모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단하고, 이러한 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어하여 그 작동을 제어할 수 있기 때문에 다른 압축기에 비해 소음이 작아 실내에서 사용되는 냉장고 등과 같은 가전기기에 많이 적용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 일예가 도시된 도면이다.

종래의 리니어 압축기는 쉘(미도시) 내측에 프레임(1), 실린더(2), 피스톤(3), 흡입밸브(4), 토출밸브 어셈블리(5), 리니어 모터(6), 모터 커버(7), 서포터(8), 백 커버(9), 메인 스프링들(S1,S2), 머플러 어셈블리(10), 급유 장치(20)로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치된다.

실린더(2)가 프레임(1)에 끼움 고정되고, 토출밸브(5a), 지지캡(5b), 토출밸브 스프링(5c), 토출커버(5d)로 이루어진 토출밸브 어셈블리(5)가 실린더(2)의 일단을 막아주도록 설치되는 반면, 피스톤(3)이 실린더(2) 내측에 삽입되고, 박형의 흡입밸브(4)가 피스톤(2)의 출구(3a)를 개폐시키도록 설치된다.

리니어 모터(6)는 이너스테이터(6a)와 아우터스테이터(6b) 사이에 간극을 유지하면서 영구자석(6c)이 왕복 직선 운동 가능하도록 설치되되, 영구자석(6c)이 연결부재(6d)에 의해 피스톤(3)과 연결되도록 설치되고, 이너스테이터(6a)와 아우터스테이터(6b) 및 영구자석(6c) 사이에 상호 전자기력에 의해 영구자석(6c)이 왕복 직선 운동하면서 피스톤(3)을 작동시킨다.

모터 커버(7)는 아우터스테이터(6b)를 고정시키기 위하여 아우터스테이터(6b)를 축방향으로 지지하는 동시에 프레임(1)에 볼트 고정되고, 백 커버(9)는 모터 커버(7)에 결합되되, 모터 커버(7)와 백 커버(9) 사이에는 피스톤(3)의 다른 일단과 연결된 서포터(8)가 메인 스프링들(S1,S2)에 의해 축방향으로 탄성 지지되 도록 설치되고, 냉매를 흡입시키는 머플러 어셈블리(10) 역시 서포터(8)와 같이 체결된다.

이때, 메인 스프링들(S1,S2)은 서포터(8)를 기준으로 상하 및 좌우 대칭되는 위치에 4개의 전방 스프링(S1) 및 4개의 후방 스프링(S2)을 포함하되, 리니어 모터(6)가 작동됨에 따라 전방 스프링들(S1)과 후방 스프링들(S2)이 반대로 거동하면서 피스톤(3) 및 서포터(8)를 완충시킨다. 그 외에도 압축공간(P) 측의 냉매가 일종의 가스 스프링으로 작용하여 피스톤(3) 및 서포터(8)를 완충시킨다.

급유 장치(20)는 급유관(21), 오일 펌핑부(22), 오일밸브 어셈블리(23)로 이루어지되, 프레임(1)에 형성된 오일순환유로(미도시)와 연통되도록 설치된다. 이때, 급유관(21)은 쉘 바닥면의 오일에 일단이 담겨지고, 오일 펌핑부(22)는 급유관(21)과 연결된 오일실린더(미도시) 내에서 오일피스톤(미도시)이 탄성 지지된 상태에서 왕복 직선 운동하면서 오일을 펌핑시키며, 오일밸브 어셈블리(23)는 오일밸브(미도시) 및 오일커버(미도시)를 포함하도록 구성되어 오일의 공급을 조절한다.

따라서, 리니어 모터(6)가 작동되면, 피스톤(3) 및 이와 연결된 머플러 어셈블리(10)가 왕복 직선 운동하게 되고, 압축공간(P)의 압력이 가변됨에 따라 흡입밸브(4) 및 토출밸브 어셈블리(5)의 작동이 자동적으로 조절되며, 이와 같은 작동에 의해 냉매가 쉘 측의 흡입관, 백 커버(9)의 개구부, 머플러 어셈블리(10), 피스톤(3)의 흡입구들(3a)을 지나 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출커버(5d), 루프 파이프 및 쉘 측의 유출관을 통하여 외부로 빠져나간다.

그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기는 자계를 형성하는 리니어 모터가 자성 금속으로 이루어진 프레임과 근접하게 설치되기 때문에 리니어 모터에서 발생되는 자계에 의해 프레임이 자성을 띄게 되는 동시에 프레임에 부착되는 구성 부품들도 자성을 띄게 되며, 그에 따라 프레임 일면에서 비교적 근접하게 설치되는 토출커버와 오일커버를 자성에 의해 정확한 위치에 장착하기 어려워 조립성이 저하되고, 오일커버가 부정확한 위치에 억지 체결 시에 오일 누설 등으로 인한 급유 불량이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 리니어 모터에 의해 구성 부품들이 자화되더라도 프레임의 정확한 위치에 조립할 수 있는 리니어 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 장착구가 중심에 구비되고, 오일이 유동되는 오일순환유로가 내부에 구비된 자성 재질의 프레임; 프레임의 장착구에 일단이 고정되고, 냉매가 압축되는 압축공간이 내부에 구비된 실린더; 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 피스톤; 피스톤을 왕복 직선 운동시키는 영구자석을 포함하는 리니어 모터; 프레임의 일면에 실린더 일단을 덮어주도록 설치되고, 압축공간으로부터 토출되는 냉매를 조절하는 토출밸브 어셈블리; 프레임의 일면에 오일순환유로를 덮어주도록 설치되고, 오일순환유로를 통하여 펌핑되는 오일을 조절하는 오일밸브 어셈블리; 그리고, 토출밸브 어셈블리와 오일밸브 어셈블리 사이에 설치되는 비자성 재질의 구획부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.

또한, 본 발명의 리니어 압축기에서, 구획부는 프레임의 일면에 돌출된 격벽인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 리니어 압축기에서, 구획부는 프레임의 일면에 돌출된 적어도 두 개 이상의 돌기인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 리니어 압축기에서, 구획부의 일면이 토출밸브 어셈블리와 맞닿고, 구획부의 다른 일면이 오일밸브 어셈블리와 맞닿도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 리니어 압축기에서, 프레임의 일면에 오일밸브 어셈블리의 적어도 두 개 이상의 단부와 맞닿도록 돌출된 위치결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기는 자성 재질의 프레임과 근접하도록 리니어 모터가 설치된 다음, 프레임에 구비된 비자성 재질의 구획부를 기준으로 자성 재질의 구성 부품들이 정확한 위치에 설치되기 때문에 구성 부품들이 자화되더라도 정확한 위치에 설치할 수 있어 조립성을 향상시킬 수 있고, 오일커버와 같은 오일밸브 어셈블리를 정확한 위치에 설치할 수 있어 오조립으로 인한 급유 불량을 방지함으로 작동 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.

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

도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일예가 도시된 도면이다.

본 발명에 따른 리니어 압축기(100)의 일예는 밀폐 용기인 쉘(110) 내에 실린더(200), 피스톤(300), 이너스테이터(420)와 아우터스테이터(440) 및 영구자석(460)을 포함하는 리니어 모터(400), 급유 어셈블리(900)를 포함하되, 영구자석(460)이 이너스테이터(420) 및 아우터스테이터(440) 사이에서 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하면, 영구자석(460)과 연결된 피스톤(300)이 영구자석(460)과 함께 직선 왕복 운동하게 되고, 피스톤(300)의 진동에 의해 급유 어셈블리(900)를 통하여 쉘(110) 바닥면에 저장된 오일이 펌핑/공급되면서 실린더(200)와 피스톤(300)을 윤활시키게 된다.

이너스테이터(420)는 실린더(200)의 외주에 고정되고, 아우터스테이터(440)는 축방향으로 프레임(520)과 모터 커버(540)에 의해 고정되되, 프레임(520)과 모터 커버(540)가 볼트와 같은 체결 부재에 의해 체결되어 서로 결합되어, 프레임(520)과 모터 커버(540) 사이에서 아우터스테이터(440)가 고정된다. 프레임(520)은 실린더(200)와 일체로 형성될 수도 있으며, 실린더(200)와 별도로 제조되어 실린더(200)와 결합될 수도 있다. 도 2에 도시된 실시예에서는 프레임(520)과 실린더(200)가 일체로 형성된 예가 도시되어 있다.

피스톤(300)의 후방에는 서포터(320)가 연결된다. 네 개의 전방 메인 스프링(820)은 서포터(320)와 모터 커버(540)에 의해 양단이 지지된다. 또한, 네 개의 후방 메인 스프링(840)은 서포터(320)와 백 커버(560)에 의해 양단이 지지되며, 백 커버(560)는 모터 커버(540)의 후방에 결합된다. 피스톤(300)의 후방에는 또한 흡입 머플러(700)가 구비되며, 흡입 머플러(700)를 통해 피스톤(300)으로 냉매가 유입되면서, 냉매 흡입시의 소음을 저감한다.

피스톤(300) 내부는 흡입 머플러(700)를 통해 유입된 냉매가 실린더(200)와 피스톤(300) 사이에 형성되는 압축 공간(P)로 유입되어 압축될 수 있도록 중공되어 있다. 피스톤(300)의 선단에는 흡입밸브(610)가 설치되어 있으며, 흡입밸브(610)는 냉매가 피스톤(300)에서 압축 공간(P)으로 유입되도록 개방되며, 압축 공간(P)에서 다시 피스톤(300)으로 유입되지 않도록 피스톤(300)의 선단을 폐쇄한다.

압축 공간(P)에서 피스톤(300)에 의해 냉매가 소정의 압력 이상으로 압축되면, 실린더(200)의 선단에 위치하는 토출 밸브(620)가 개방된다. 토출 밸브(620)는 실린더(200) 일단에 고정된 지지캡(640) 내측에 나선형의 토출 밸브 스프링(630)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다. 압축된 고압의 냉매는 지지캡(640)에 형성된 홀을 통해 토출커버(660) 내로 토출된 뒤, 루프 파이프(L)를 통해 리니어 압축기(100) 외부로 토출되어 냉동 사이클을 순환한다.

급유 어셈블리(900)는 실린더(200)와 피스톤(300) 사이로 오일을 공급해줄 수 있도록 프레임(520) 내부에 구비된 오일 순환 유로(미도시)와 연통되도록 설치되되, 오일을 펌핑하는 오일 펌핑부 및 오일의 공급을 조절하는 오일밸브 어셈블리로 이루어진다. 이때, 오일 펌핑부는 쉘(110) 바닥면의 오일에 일단이 담겨지는 급유관(901)과, 프레임(520)과 일체로 형성되는 동시에 급유관(901)과 연결된 오일 실린더(902)와, 오일 실린더(902) 내측에서 왕복 직선 운동하는 오일 피스톤(903) 과, 오일 피스톤(903)을 축방향으로 탄성 지지하는 한 쌍의 오일 스프링(904)과, 오일 실린더(902)의 개방된 일단을 막아주는 동시에 모터 커버(540)와 맞닿는 캡(905)으로 이루어지고, 오일밸브 어셈블리는 프레임(520)의 일면에 장착되어 흡입밸브 및 오일밸브가 일부 절개되도록 구비된 박형의 오일밸브(906)와, 오일밸브(906)에 장착되어 흡입 공간 및 토출 공간이 구비된 오일커버(907)로 이루어진다. 따라서, 피스톤(300)이 왕복 직선 운동하면서 진동이 발생되면, 급유 어셈블리(900)에 전달된 진동에 의해 오일 피스톤(903)이 왕복 직선 운동하면서 오일 실린더(902) 내부에 압력을 가변시키고, 오일 실린더 내부의 압력 변화에 따라 오일을 펌핑하는 동시에 오일밸브(906)가 작동됨에 따라 오일의 공급을 조절하여 오일 순환 유로를 통하여 실린더(200) 및 피스톤(300) 사이로 공급/순환시킨다.

상술한 리니어 압축기(100)의 각 부품들은, 조립된 상태에서 전방 지지 스프링(120) 및 후방 지지 스프링(140)에 의해 지지되며, 쉘(110)의 바닥으로부터 이격되어 있다. 쉘(110)의 바닥에 직접 접촉하지 않으므로, 냉매를 압축하면서 압축기(100)의 각 부품들에서 발생한 진동이 쉘(110)로 직접 전달되지 않는다. 따라서 쉘(100)의 외부로 전달되는 진동 및 쉘(110)의 진동에 의해 발생하는 소음을 저감할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 프레임의 제1실시예가 도시된 도면이다. 프레임의 제1실시예는 중심에 실린더(200)가 일체로 고정된 자성 금속 재질로 이루어지되, 실린더(200) 주변에 토출커버(660)가 장착되는 토출커버 장착부(521)가 구비되고, 토출커버 장착부(521) 하측에 오일커버(907)가 장착되는 오일 커버 장착부(522)가 구비되며, 토출커버 장착부(521)와 오일커버 장착부(522) 사이를 구획하는 비자성 재질의 격벽(526)이 구비된다. 물론, 그 외에도 프레임(520)은 일측에 리니어 모터(600 : 도 2에 도시)로부터 인출되는 전선이 통과할 수 있는 전선 인출홈(523)이 구비되고, 토출커버 장착부(521) 주변에 유동 저항을 감소시키기 위한 한 쌍의 유동 저감용 홀(524)이 구비되며, 오일커버 장착부(522) 양측에 전/후방 지지 스프링(120,140 : 도 2에 도시)이 지지되는 한 쌍의 완충형 돌기(525)가 구비된다.

이때, 격벽(526)은 프레임(520)의 일면으로부터 토출커버 장착부(521) 및 오일커버 장착부(522)보다 더 돌출되도록 형성되되, 격벽(526)은 토출커버(660)의 두께 및 오일커버(907)의 두께보다 더 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 비자성 재질의 격벽(526)은 자성 재질의 프레임(520) 제작 시 인서트 사출되어 고정되거나, 미리 제작된 자성 재질의 프레임(520)에 용접 또는 구조적인 형합에 의해 고정될 수 있다.

따라서, 프레임(520)에 토출커버(660) 및 오일커버(907)를 조립하는 과정을 살펴보면, 프레임(520)이 근접하게 리니어 모터(600 : 도 2에 도시)가 설치됨에 따라 리니어 모터(600 : 도 2에 도시)로부터 발생되는 플럭스가 프레임(520)을 통과하면서 자화되고, 마찬가지로 토출커버(660) 및 오일커버(907)도 자화된다. 하지만, 토출커버(660)의 하단이 비자성 재질의 격벽(526) 일면에 맞닿도록 하여 토출커버(660)를 상하 방향으로 정확한 위치의 토출커버 장착부(521)에 볼트 고정시키고, 오일커버(907)의 상단이 비자성 재질의 격벽(526) 다른 일면에 맞닿도록 하여 오일커버(907)를 상하 방향으로 정확한 위치의 오일커버 장착부(522)에 볼트 고정시킨다. 이때, 토출커버(660)와 오일커버(907)가 모두 자화되더라도 비자성 재질의 격벽(526)에 의해 구획됨에 따라 조립 불량을 방지할 수 있고, 정확한 위치에 고정시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 프레임의 제2실시예가 도시된 도면이다. 프레임의 제2실시예는 제1실시예와 동일하게 형성되되, 토출커버 장착부(521)와 오일커버 장착부(522) 사이를 구획하는 비자성 재질의 적어도 두 개 이상의 돌기(527a,527b)가 구비된다. 따라서, 프레임(520), 토출커버(660), 오일커버(907)가 모두 리니어 모터(600 : 도 2에 도시)에 의해 자화되더라도, 토출커버(660)의 하단이 돌기들(527a,527b)의 일면에 맞닿도록 하여 토출커버(660)를 토출커버 장착부(521)에 볼트 고정시킨 다음, 오일커버(907)의 상단이 돌기들(527a,527b)의 다른 일면에 맞닿도록 하여 오일커버(907)를 오일커버 장착부(522)에 볼트 고정시킨다. 이때, 자화된 토출커버(660) 및 오일커버(907)는 비자성 재질의 돌기들(527a,527b)을 기준으로 상하 방향으로 정확한 위치에 조립되도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 프레임의 제3실시예가 도시된 도면이다. 프레임의 제3실시예는 제1실시예와 동일하게 형성되되, 토출커버 장착부(521)와 오일커버 장착부(522) 사이를 구획하는 비자성 재질의 격벽(526)이 구비되는 동시에 오일커버 장착부(522) 양측에 돌출된 비자성 재질의 위치결정부(528a,528b)가 구비된다. 이때, 위치결정부(528a,528b)는 오일커버(907)의 양측 단이 아니더라도 오일커버(907)의 적어도 두 개 이상의 단부와 맞닿는 위치에 형성될 수 있으며, 일종의 격벽 또는 턱과 같은 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 따라서, 프레임(520), 토출커버(660), 오일커버(907)가 모두 리니어 모터(600 : 도 2에 도시)에 의해 자화되지만, 토출커버(660)의 하단이 비자성 재질의 격벽(526) 일면에 맞닿도록 하여 토출커버(660)를 상하 방향으로 정확한 위치의 토출커버 장착부(521)에 볼트 고정시킨 다음, 오일커버(907)의 상단이 비자성 재질의 격벽(526) 다른 일면에 맞닿도록 하는 동시에 오일커버(907)의 양측단이 비자성 재질의 위치결정부(528a,528b)에 맞닿도록 하여 오일커버(907)를 상하 방향 및 양측 방향으로 보다 정확한 위치의 오일커버 장착부(522)에 볼트 고정시킨다.

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.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 일예가 도시된 도면.

도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일예가 도시된 도면.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 프레임의 제1실시예가 도시된 도면.

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 프레임의 제2실시예가 도시된 도면.

도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 프레임의 제3실시예가 도시된 도면.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

200 : 실린더 520 : 프레임

521 : 토출커버 장착부 522 : 오일커버 장착부

526 : 격벽 600 : 리니어 모터

660 : 토출커버 900 : 급유 어셈블리

907 : 오일커버

Claims

장착구가 중심에 구비되고, 오일이 유동되는 오일순환유로가 내부에 구비된 자성 재질의 프레임;

프레임의 장착구에 일단이 고정되고, 냉매가 압축되는 압축공간이 내부에 구비된 실린더;

실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 피스톤;

피스톤을 왕복 직선 운동시키는 영구자석을 포함하는 리니어 모터;

프레임의 일면에 실린더 일단을 덮어주도록 설치되고, 압축공간으로부터 토출되는 냉매를 조절하는 토출밸브 어셈블리;

프레임의 일면에 오일순환유로를 덮어주도록 설치되고, 오일순환유로를 통하여 펌핑되는 오일을 조절하는 오일밸브 어셈블리; 그리고,

토출밸브 어셈블리와 오일밸브 어셈블리 사이에 설치되는 비자성 재질의 구획부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제1항에 있어서,

구획부는 프레임의 일면에 돌출된 격벽인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제1항에 있어서,

구획부는 프레임의 일면에 돌출된 적어도 두 개 이상의 돌기인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

구획부의 일면이 토출밸브 어셈블리와 맞닿고, 구획부의 다른 일면이 오일밸브 어셈블리와 맞닿도록 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제4항에 있어서,

프레임의 일면에 오일밸브 어셈블리의 적어도 두 개 이상의 단부와 맞닿도록 돌출된 위치결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.