KR101990061B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 리니어 압축기는, 냉매를 압축하는 압축공간이 형성되는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동을 하는 피스톤; 상기 피스톤에 결합되어 그 피스톤에 구동력을 전달하는 무버; 상기 실린더가 삽입되어 결합되도록 실린더 공간이 형성되고, 상기 무버와 함께 구동력을 발생하는 스테이터; 상기 스테이터를 축방향으로 지지하는 프레임; 상기 스테이터의 실린더 공간에 삽입되어 상기 압축공간을 선택적으로 개폐하는 토출밸브; 및 상기 프레임에서 이격되어 상기 스테이터의 내주면에 고정되고, 상기 압축공간의 반대쪽에서 상기 실린더를 축방향으로 지지하는 실린더 스토퍼;를 포함할 수 있다.

Description

리니어 압축기 {Linear compressor}

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 모터나 터빈 등의 동력 발생 장치로부터 동력을 전달 받아 공기나 냉매 등의 작동 유체를 압축하도록 이루어지는 장치를 말한다. 압축기는 산업 전반이나 가전 제품, 특히 증기압축식 냉동사이클(이하 '냉동 사이클'로 칭함) 등에 널리 적용되고 있다.

이러한 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기, 로터리 압축기, 스크롤 압축기로 구분될 수 있다. 왕복동식 압축기는 피스톤과 실린더 사이에 압축공간이 형성되고 피스톤이 직선 왕복 운동하여 유체를 압축하는 방식이고, 로터리 압축기는 실린더 내부에서 편심 회전되는 롤러에 의해 유체를 압축하는 방식이며, 스크롤 압축기는 나선형으로 이루어지는 한 쌍의 스크롤이 맞물려 회전되어 유체를 압축하는 방식이다.

왕복동식 압축기는 회전 모터의 회전력을 직선운동으로 전환시켜 냉매를 압축하는 크랭크 방식과, 직선 왕복 운동을 하는 리니어 모터를 이용하여 냉매를 압축하는 진동 방식이 알려져 있다. 진동 방식의 왕복동식 압축기를 리니어 압축기라고 하며, 이러한 리니어 압축기는 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 전환하는데 따르는 기계적인 손실이 없어 효율이 향상되고, 구조가 단순한 장점이 있다.

한편, 리니어 압축기는 윤활방식에 따라, 오일윤활형 리니어 압축기와 가스형 리니어 압축기로 구분할 수 있다. 오일윤활형 리니어 압축기는 특허문헌1(한국 공개특허공보 KR10-2015-0040027)에 개시된 바와 같이, 케이싱의 내부에 일정량의 오일이 저장되어 그 오일을 이용하여 실린더와 피스톤 사이를 윤활하도록 구성되어 있다. 반면, 가스윤활형 리니어 압축기는 특허문헌2(한국 공개특허공보 KR10-2016-0024217)에 개시된 바와 같이, 케이싱의 내부에 오일이 저장되지 않고 압축공간에서 토출되는 냉매의 일부를 실린더와 피스톤 사이로 유도하여 그 냉매의 가스력으로 실린더와 피스톤 사이를 윤활하도록 구성되어 있다.

오일윤활형 리니어 압축기는, 상대적으로 온도가 낮은 오일이 실린더와 피스톤 사이로 공급됨에 따라, 실린더와 피스톤이 모터열이나 압축열 등에 의해 과열되는 것을 억제할 수 있다. 이를 통해, 오일윤활형 리니어 압축기는 피스톤의 흡입유로를 통과하는 냉매가 실린더의 압축실로 흡입되면서 가열되어 비체적이 상승하는 것을 억제하여 흡입손실이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

하지만, 오일윤활형 리니어 압축기는, 냉매와 함께 냉동사이클 장치로 토출되는 오일이 압축기로 원활하게 회수되지 않을 경우 그 압축기의 케이싱 내부에서는 오일부족이 발생할 수 있고, 이러한 케이싱 내부에서의 오일 부족은 압축기의 신뢰성이 저하되는 원인이 될 수 있다.

반면, 가스윤활형 리니어 압축기는, 오일윤활형 리니어 압축기에 비해 소형화가 가능하고, 실린더와 피스톤 사이를 냉매로 윤활하기 때문에 오일부족으로 인한 압축기의 신뢰성 저하가 발생하지 않는다는 점에서 유리하다.

상기와 같은 종래의 리니어 압축기는, 오일윤활형은 물론 가스윤활형 모두 리니어 모터의 스테이터를 이루는 아우터 스테이터와 이너 스테이터를 프레임으로 지지하여 그 아우터 스테이터와 이너 스테이터 사이에 무버가 왕복운동을 할 수 있는 공극이 일정하게 유지되도록 하고 있다. 이와 동시에 프레임의 외주면에는 이너 스테이터가, 프레임의 내주면에는 실린더가 각각 삽입되어, 이너 스테이터와 실린더의 반경방향과 축방향을 지지하고 있다.

더욱이, 가스윤활형의 경우는 프레임의 내주면과 실린더의 외주면 사이에 가스베어링을 이루는 냉매통로가 형성되도록 프레임과 실린더가 일정 간극을 확보하도록 조립되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 리니어 압축기는, 프레임이 복잡한 형상으로 형성되는 것은 물론 프레임의 치수도 정밀하게 관리되어야 함에 따라, 프레임에 대한 가공비용이 크게 증가하는 문제점이 있었다.

또, 종래의 리니어 압축기는, 고가의 프레임으로 스테이터와 실린더를 모두 지지하도록 형성됨에 따라 프레임에 대한 재료비용이 증가하는 문제점이 있었다. 즉, 프레임은 스테이터를 지지함에 따라 자속누설을 고려하여 알루미늄과 같이 상대적으로 투자율이 낮은 소재를 사용하게 되나, 이는 프레임의 재료비용을 상승시키는 원인이 될 수 있다.

또, 종래의 리니어 압축기는, 실린더의 전방단이 프레임의 전방단에 축방향으로 지지됨에 따라, 실린더의 길이가 길어지게 되어 실린더에 대한 재료비용이 증가하는 것은 물론 압축기의 길이가 길어지는 문제점도 있었다.

또, 종래의 리니어 압축기는, 압축공간의 토출측을 개폐하는 토출밸브가 리니어 모터의 외부에 구비됨에 따라, 리니어 압축기의 축방향 길이가 증가하게 되는 것은 물론 피스톤의 길이가 길어져 고속운전에 불리하며 마찰손실도 증가하는 문제점도 있었다.

또, 종래의 리니어 압축기는, 토출밸브가 리니어 모터의 외부에 구비됨에 따라 그 토출밸브를 수용하는 토출커버가 프레임의 축방향 일측면에 결합되어 조립되면서 조립공정이 증가하여 제조비용이 상승하게 되는 문제점도 있었다.

또, 종래의 리니어 압축기는, 가스윤활형의 경우 프레임의 구조를 간소화하는 과정에서 실린더와 피스톤 사이로 냉매를 안내하는 냉매통로가 실링되지 못하게 되면 냉매가 누설되면서 가스베어링의 성능이 크게 저하될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 프레임의 구조를 간소화하여 프레임에 대한 가공비용을 절감할 수 있는 리니어 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상대적으로 고가의 소재인 프레임의 크기를 줄여 재료비용을 절감할 수 있는 리니어 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 실린더를 축방향으로 지지하는 부재를 프레임 외에 별도로 구비하여 실린더의 길이를 줄일 수 있고, 이를 통해 실린더에 대한 재료비용을 절감하는 동시에 압축기의 크기를 줄일 수 있는 리니어 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 토출밸브를 리니어 모터의 내부에 구비하여 압축기의 축방향 길이를 줄이는 동시에 피스톤의 길이를 줄일 수 있고 이를 통해 고속운전에 유리하며 마찰손실을 줄일 수 있는 리니어 압축기를 제공하려는데 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 냉매를 이용하여 실린더와 피스톤 사이를 윤활하는 경우 프레임의 구조를 간소화하면서도 실린더와 피스톤 사이로 냉매가 원활하게 공급될 수 있도록 하는 리니어 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 아우터 스테이터와 이너 스테이터를 지지하는 프레임; 및 상기 이너 스테이터에 삽입되어 실린더를 축방향으로 지지하는 실린더 스토퍼;를 포함하고, 상기 실린더 스토퍼는 상기 실린더보다 축방향 길이가 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 실린더 스토퍼는 상기 이너 스테이터의 내주면에 고정되어 상기 실린더 스토퍼와 중첩되거나 또는 상기 실린더 스토퍼의 범위 밖에서 고정되어 지지될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉매를 압축하는 압축공간이 형성되는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동을 하는 피스톤; 상기 피스톤에 결합되어 그 피스톤에 구동력을 전달하는 무버; 상기 실린더가 삽입되어 결합되도록 실린더 공간이 형성되고, 상기 무버와 함께 구동력을 발생하는 스테이터; 상기 스테이터를 축방향으로 지지하는 프레임; 상기 스테이터의 실린더 공간에 삽입되어 상기 압축공간을 선택적으로 개폐하는 토출밸브; 및 상기 프레임에서 이격되어 상기 스테이터의 내주면에 고정되고, 상기 압축공간의 반대쪽에서 상기 실린더를 축방향으로 지지하는 실린더 스토퍼;를 포함하는 리니어 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 실린더 스토퍼의 축방향 길이는 상기 실린더의 축방향 길이보다 짧게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 실린더 스토퍼는 원통 모양으로 형성되어 그 일단은 상기 실린더 공간의 내주면에 삽입되도록 제1 절곡부가 바깥방향으로 절곡 형성되고, 상기 실린더 스토퍼의 타단은 상기 실린더의 단면을 축방향으로 지지하도록 제2 절곡부가 안쪽으로 절곡 형성될 수 있다.

그리고, 상기 실린더 공간의 내주면에는 상기 실린더 스토퍼의 제1 절곡부가 삽입되어 축방향으로 지지되도록 지지홈이 환형으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 실린더 스토퍼는 환형의 원판 모양으로 형성되어 그 외주부는 상기 실린더 공간의 내주면에 삽입되어 고정되고, 상기 실린더 스토퍼의 내주부는 상기 실린더의 일단을 축방향으로 지지할 수 있다.

그리고, 상기 실린더 공간의 내주면에는 상기 실린더의 외주면과의 사이에 냉매가 수용되도록 실링부가 형성되고, 상기 실링부는 상기 실린더 스토퍼의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 실린더 스토퍼의 반경방향 두께는 상기 프레임의 축방향 두께에 비해 얇게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 실린더 스토퍼는 상기 프레임보다 높은 강성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 실린더 공간에는 상기 압축공간에서 토출되는 냉매를 수용하는 적어도 한 개 이상의 토출공간이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 프레임에는 상기 실린더 공간을 복개하는 토출커버가 결합될 수 있다.

그리고, 상기 프레임에는 상기 실린더 공간을 복개하도록 커버부가 일체로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 적어도 한 개 이상의 토출공간은 상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이와 연통되어, 상기 토출공간으로 토출되는 냉매의 일부가 상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이로 안내되도록 할 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉매를 압축하는 압축공간이 형성되는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동을 하는 피스톤; 상기 피스톤에 결합되어 그 피스톤에 구동력을 전달하는 무버; 상기 실린더가 삽입되어 결합되도록 실린더 공간이 형성되고, 상기 무버와 함께 구동력을 발생하는 스테이터; 및 상기 스테이터의 실린더 공간에 고정되어, 상기 실린더의 일단을 축방향으로 지지하는 실린더 스토퍼;를 포함하는 리니어 압축기가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 실린더 공간의 내부에 상기 압축공간을 개폐하는 토출밸브가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 실린더 공간의 외부에 상기 압축공간을 개폐하는 토출밸브가 구비될 수 있다.

본 발명에 의한 리니어 압축기는, 구동 유닛을 이루는 아우터 스테이터와 이너 스테이터는 프레임으로 지지하는 반면 실린더는 이너 스테이터에 삽입되어 실린더 스토퍼에 의해 지지됨에 따라, 프레임의 구조가 간소화될 수 있고, 이를 통해 프레임의 제조 비용을 줄일 수 있다.

또, 본 발명에 의한 리니어 압축기는, 프레임이 아우터 스테이터와 이너 스테이터에 접촉됨에 따라 프레임은 고가인 비자성체로 제작되지만, 프레임으로 양쪽 스테이터의 일측면만 지지함에 따라 프레임의 크기를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 고가의 소재인 비자성체로 프레임이 제작되더라도 그 프레임으로 인한 재료 비용을 낮출 수 있다.

또, 본 발명에 의한 리니어 압축기는, 실린더가 이너 스테이터에 삽입된 상태에서 별도의 실린더 스토퍼에 의해 지지됨에 따라, 실린더의 길이를 줄일 수 있다. 이에 따라, 실린더에 대한 재료비용을 절감하고 압축기 무게를 줄일 수 있다.

또, 본 발명에 의한 리니어 압축기는, 토출밸브가 실린더 공간을 이루는 이너 스테이터의 내부에 삽입됨에 따라, 압축기의 축방향 길이가 소형화될 뿐만 아니라 피스톤의 축방향 길이가 짧아져 그만큼 고속화에 유리할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 리니어 압축기는, 토출밸브가 실린더 공간을 이루는 이너 스테이터의 내부에 삽입됨에 따라, 토출커버를 프레임에 일체로 형성할 수 있어 그만큼 조립공수를 줄여 압축기의 제조 비용을 낮출 수 있다.

또, 본 발명에 의한 리니어 압축기는, 실린더가 실린더 공간을 이루는 이너 스테이터의 내부로 삽입되면서도 이너 스테이터의 내주면에 코팅층을 형성하여 이너 스테이터를 이루는 스테이터 시트들 사이로 냉매가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 실린더 공간으로 토출되는 냉매가 실린더와 피스톤 사이로 원활하게 안내되면서 피스톤을 안정적으로 윤활할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 내부를 상면에서 보인 횡단면도,
도 2는 도 1에 따른 리니어 압축기에서, 리니어 모터의 자기적 공진 스프링을 설명하는 개략도,
도 3은 도 1에 따른 리니어 압축기에서, 압축기 본체를 파단하여 보인 사시도,
도 4는 도 3에서 압축기 본체의 일부를 분해하여 전방측에서 보인 사시도,
도 5는 도 3에서 압축기 본체의 일부를 조립하여 보인 단면도,
도 6은 도 5에서 프레임과 실린더 스토퍼를 조립하여 후방측에서 보인 사시도,
도 7은 도 1에 따른 압축기에서, 실린더 스토퍼에 대한 다른 실시예를 보인 단면도,
도 8은 도 1에 따른 리니어 압축기에서 프레임에 대한 다른 실시예를 보인 단면도,
도 9는 도 1에 따른 리니어 압축기에서 프레임에 대한 또다른 실시예를 보인 단면도,
도 10은 도 9에서 프레임에 토출커버가 결합된 상태를 보인 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 리니어 압축기에서 프레임과 토출커버에 대한 다른실시예를 보인 단면도.

이하, 본 발명에 의한 리니어 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 리니어 압축기는 유체를 흡입하여 압축하고, 압축된 유체를 토출하는 동작을 수행한다. 본 발명에 따른 리니어 압축기는 냉동 사이클의 구성요소가 될 수 있으며, 이하에서 유체는 냉동 사이클을 순환하는 냉매를 예로 들어 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일실시예를 보인 횡단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)는, 케이싱(110), 구동유닛(120) 및 압축유닛(130)을 포함한다.

케이싱(110)은 내부공간이 밀폐된 공간을 형성한다. 밀폐된 내부공간은 흡입되는 냉매가 채워지는 흡입공간(101)이 되고, 이 흡입공간(101)으로 냉매가 흡입되도록 케이싱(110)에는 흡입관(111)이 연결될 수 있다. 또, 케이싱(110)에는 후술하는 토출공간(104)으로부터 냉매가 외부로 토출되도록 토출관(113)이 연결될 수 있다.

케이싱(110)의 흡입공간(101)에는 구동유닛(130)을 이루는 리니어 모터가 지지스프링(미도시)에 의해 탄력적으로 지지되어 설치될 수 있다. 지지스프링은 판 스프링 또는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

케이싱(110)은 구동유닛(120)과 압축유닛(130)의 배치 형태에 따라 횡방향으로 길게 형성될 수도 있고, 종방향으로 길게 형성될 수도 있다. 또, 케이싱(110)은 하부하우징에 상부하우징을 복개하여 형성될 수도 있고, 원통형 쉘의 양단을 캡으로 각각 복개하여 형성할 수도 있다. 도 1은 원통형 쉘의 양단에 캡을 복개하여 횡방향으로 길게 형성된 예를 도시한 것이다.

한편, 구동유닛(120)은 스테이터(120a) 및 그 스테이터(120a)에 대해 왕복운동을 하는 무버(120b)로 이루어질 수 있다.

스테이터(120a)는 아우터 스테이터(121)와, 아우터 스테이터(121)의 내측에 소정의 공극(120c)만큼 이격되어 배치되는 이너 스테이터(122)로 이루어질 수 있다. 아우터 스테이터(121)와 이너 스테이터(122)는 양쪽 스테이터의 전방면과 후방면에 각각 후술할 프레임(141)과 스테이터 커버(142)가 조립볼트(143)에 의해 밀착되어 앞서 설명한 공극(120c)을 유지하게 된다.

무버(120b)는 코어홀더(123a) 및 그 코어홀더(123a)에 지지되는 자성체코어(123b)로 이루어질 수 있다.

코어홀더(123a)는 원통 형상으로 형성되며, 일단은 후술할 피스톤(132)에 결합되고, 타단은 아우터 스테이터(121)와 이너 스테이터(122) 사이의 공극(120c)에 왕복운동 가능하게 삽입될 수 있다.

자성체코어(123b)는 다수 개의 자성체시트가 적층되거나 블록으로 제작되어 코어홀더(123a)에 압입될 수 있다. 하지만, 자성체코어(123b)는 코어홀더(123a)의 외주면에 접착되어 고정되거나, 별도의 고정링(미도시)을 이용하여 고정될 수 있다. 이에 따라, 자성체코어(123b)는 아우터 스테이터(121)와 이너 스테이터(122) 사이에 형성되는 상호 전자기력에 의하여 코어홀더(123a)와 함께 직선 왕복 운동할 수 있다.

한편, 압축 유닛(130)은 흡입공간(101) 내의 냉매를 압축공간(103)으로 흡입하여, 압축한 후 토출공간(104)으로 토출하도록 이루어진다. 압축 유닛(130)은 이너 스테이터(122)의 내측으로 케이싱(110)의 중심부에 위치될 수 있고, 실린더(131) 및 피스톤(132)을 포함한다. 실린더(131)는 이너 스테이터(122)의 실린더 공간(122a)에 삽입되어 지지되고, 내부에 압축공간(103)을 형성할 수 있다.

실린더(131)는 내부에 냉매 및 피스톤(132)을 수용하도록 양단이 개방된 원통 형상으로 형성될 수 있다. 실린더(131)는 후술할 이너 스테이터(122)의 실린더 공간(122a)에 삽입되어 고정될 수 있다. 실린더(131)는 이너 스테이터(122)의 축방향 길이보다 짧게 형성되어, 실린더 공간(122a)의 중간을 기준으로 후방측에 배치될 수 있다. 이에 대해서는 나중에 설명한다.

실린더(131)의 일단(이하, 전방단)은 후술할 토출밸브(134)에 의해 폐쇄될 수 있고, 토출밸브(134)를 기준으로 압축공간(103)의 반대쪽에는 그 압축공간(103)에서 토출되는 냉매가 수용되도록 토출공간(104)이 형성될 수 있다. 토출공간(104)은 한 개로 이루어질 수도 있지만, 토출소음을 효과적으로 감쇄하기 위해서는 복수 개가 순차적으로 연통되도록 형성될 수 있다.

토출공간(104)은 이너 스테이터(122)의 내부, 즉 실린더 공간(122a)에서 제1 토출공간(104a)이, 이너 스테이터(122)의 외부에서 제2 토출공간(104b)이 형성될 수 있다. 제2 토출공간(104b)이 이너 스테이터(122)의 외부에 형성되는 경우에는 제2 토출공간(104b)이 케이싱(110)의 흡입공간(101)에 노출됨에 따라 토출된 냉매의 온도를 낮춰 압축기 효율을 높일 수 있다.

실린더(131)에는 그 실린더(131)와 피스톤(132) 사이로 냉매를 안내하는 가스베어링의 일부가 형성될 수 있다. 즉, 실린더(131)의 외주면에서 내주면으로 관통되어 가스베어링의 일부를 이루는 복수 개의 베어링 구멍(131a)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 압축된 냉매의 일부는 베어링 구멍(131a)을 통해 실린더(131)와 피스톤(132) 사이로 공급되어, 그 실린더(131)와 피스톤(132) 사이를 가스 윤활하게 된다.

베어링 구멍(131a)은 입구는 넓게, 출구는 노즐 역할을 하도록 미세통공으로 형성될 수 있다. 베어링 구멍(131a)의 입구부에는 이물질의 유입을 차단하는 필터미도시)가 구비될 수 있다. 필터는 금속으로 된 망필터일 수도 있고, 세실과 같은 부재를 감아서 형성할 수도 있다. 따라서, 베어링 구멍(131a)의 입구와 출구가 각각 독립적으로 연통되도록 낱개로 형성될 수도 있고, 입구는 환형 홈으로 형성되고 출구는 그 환형 홈을 따라 일정 간격을 두고 복수 개의 베어링 구멍이 형성될 수도 있다.

또, 베어링 구멍(131a)은 실린더(131)의 축방향 중간을 기준으로 압축공간(103)과 인접한 쪽(이하, 전방쪽)에만 형성될 수도 있고, 피스톤(132)의 처짐을 고려하여 반대쪽인 후방쪽에도 형성될 수도 있다.

피스톤(132)은 그 내부에 흡입유로(102)를 가지며, 전방단은 부분적으로 개방되는 반면 후방단은 완전히 개방되는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 피스톤(132)은 앞서 설명한 바와 같이 개방단인 후방단이 코어홀더(123a)와 연결되어 코어홀더(123a)와 함께 왕복 운동을 할 수 있다.

또, 피스톤(132)의 전방단에는 흡입유로(102)와 압축공간(103) 사이를 연통시키는 복수 개의 흡입포트(132a)가 형성되고, 피스톤(132)의 전방면에는 그 복수 개의 흡입포트(132a)를 선택적으로 개폐하는 흡입밸브(133)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 케이싱(110)의 내부공간(101)으로 흡입되는 냉매는 흡입밸브(133)를 열면서 그 피스톤(132)의 흡입유로(102)와 흡입포트(132a)를 통해 실린더(131) 사이의 압축공간(103)으로 흡입될 수 있다.

흡입밸브(133)는 복수 개의 흡입포트(132a)를 일괄적으로 개폐할 수 있도록 원판 모양으로 형성될 수도 있고, 각각의 흡입포트(132a)를 개별적으로 개폐할 수 있도록 복수 개의 개폐부를 가지는 꽃잎 모양으로 형성될 수도 있다.

흡입밸브(134)는 흡입포트(132a)의 위치에 따라 고정부가 결정된다. 예를 들어, 흡입포트(132a)가 가장자리에 형성되는 경우에 흡입밸브(134)의 중앙부가 피스톤(132)의 전방면 중앙에 볼트 또는 리벳으로 체결될 수 있다.

토출밸브(134)는 실린더(131)의 전방면에서 압축공간(103)을 개폐할 수 있도록 밸브 스프링(135)에 의해 탄력 지지되고, 밸브 스프링(135)은 후술할 밸브 스토퍼(150)에 의해 지지될 수 있다. 밸브 스토퍼(150)에는 밸브 스프링(135)을 안정적으로 지지하는 스프링 지지부재(136)가 구비될 수 있다. 스프링 지지부재(136)는 원판 모양으로 형성되어 복수 개의 제1 토출구멍(136a)이 형성될 수 있다.

도면중 미설명 부호인 112는 루프파이프, 144는 백커버, 151은 밸브 스토퍼의 바디부, 151a는 가스베어링을 이루는 베어링 연통구멍, 152는 밸브 스토퍼의 배플부, 152a는 제2 토출구멍이다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 리니어 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 구동 유닛(120)에 전류가 인가되면, 스테이터(120a)에 자속이 형성되고, 이 자속에 의해 발생되는 전자기력에 의해 자성체 코어(123b)를 구비하는 무버(120b)가 아우터 스테이터(121) 이너 스테이터(122) 사이의 공극(120c)에서 직선 왕복 운동될 수 있다.

그러면, 무버(120b)에 연결된 피스톤(132)이 실린더(131)에서 직선으로 왕복 운동을 하면서, 압축공간(103)의 체적이 증가되거나 또는 감소된다. 이때, 피스톤(132)이 후진하여 압축공간(103)의 체적이 증가되면 흡입밸브(133)가 개방되어 흡입유로(102)의 냉매가 흡입포트(132a)를 통해 압축공간(103)으로 흡입되는 반면, 피스톤(132)이 전진하여 압축공간(103)의 체적이 감소되면 피스톤(132)이 압축공간(103)의 냉매를 압축하게 된다. 이 압축된 냉매는 토출밸브(134)를 개방시키면서 제1 토출공간(104a)으로 배출된다.

그러면, 제1 토출공간(104a)으로 배출된 냉매의 일부는 가스베어링을 이루는 베어링 연통구멍(151a)을 거쳐 실린더(131)의 베어링 구멍(131a)을 통해 그 실린더(131)의 내주면과 피스톤(132)의 외주면 사이로 공급되어, 피스톤(132)을 실린더(131)에 대해 지지하게 된다. 반면, 제1 토출공간(104a)으로 토출된 나머지 냉매는 제2 토출구멍(152a)을 통해 제2 토출공간(104b)으로 이동한 후 루프파이프(112)와 토출관(113)을 통해 압축기의 외부로 배출되어, 냉동사이클의 응축기로 이동하게 되는 일련의 과정을 반복하게 된다. 이때, 냉매는 제1 토출공간(104a)과 제2 토출공간(104b)을 차례대로 통과하면서 냉매의 소음이 더욱 감쇄될 수 있다.

한편, 본 실시예에 의한 구동 유닛은 후술할 권선코일에 전류가 인가되면, 스테이터에는 자속(magnetic flux)이 형성되고, 전류 인가에 의해 형성되는 자속과 후술할 무버의 자성체코어에 형성되는 자속의 상호 작용에 의해 무버가 도면의 좌우 방향으로 움직일 수 있는 힘이 발생될 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 구동 유닛은 기계적인 공진 스프링을 대체하는 자기적 공진 스프링(magnetic resonence spring)의 기능을 수행할 수 있다. 구동 유닛이 자기적 공진 스프링의 기능을 수행하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 구동 유닛은, 스테이터(120a) 및 그 스테이터(120a)에 대해 왕복운동을 하는 무버(120b)로 이루어질 수 있다. 스테이터(120a)는 아우터 스테이터(121) 및 그 아우터 스테이터(121)의 안쪽에 소정의 공극(120c)을 두고 배치되는 이너 스테이터(122)로 이루어질 수 있다.

아우터 스테이터(121)는 코일 권선체(125) 및 코일 권선체(125)를 둘러싸도록 적층되는 스테이터 코어(126)가 포함되고, 코일 권선체(125)에는 보빈(125a) 및 보빈(125a)의 원주 방향으로 권선된 권선코일(125b)이 포함될 수 있다. 권선코일(125b)의 단면은 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 일례로 육각형의 형상을 가질 수 있다.

그리고, 스테이터 코어(126)는 다수 개의 라미네이션 시트가 방사상으로 적층될 수도 있고, 복수 개의 라미네이션 블록(lamination block)이 원주 방향을 따라 적층될 수도 있다. 본 실시예는 복수 개의 라미네이션 블록이 원주방향을 따라 적층된 예를 설명하고 있다. 따라서, 조립볼트(143)는 도 1과 같이 라미네이션 블록(126a) 사이를 통과하여 양단이 프레임(141)과 스테이터 커버(142)에 결합될 수 있다.

이너 스테이터(122)는 복수 개의 라미네이션 시트(127)가 방사상으로 적층되어 원통형상을 이룰 수 있다. 복수 개 의 라미네이션 시트(127)는 전후 양측에 구되는 고정홈(127a)에 고정링(128)이 압입되어 원통 형상을 유지할 수 있다.

이에 따라, 이너 스테이터(122)의 중심부에는 원통 형상의 실린더 공간(122a)이 형성되고, 실린더 공간(122a)에는 후술할 실린더(131)가 삽입되어 고정될 수 있다. 또, 실린더 공간(122a) 중에서 실린더(131)가 삽입되고 남은 공간에는 앞서 설명한 바와 같이 제1 토출공간(104a)과 제2 토출공간(104b)의 일부가 형성될 수 있다.

한편, 아우터 스테이터(121)와 이너 스테이터(122)는 코일 권선체(125)를 사이에 두고 전후 양쪽이 각각 서로 이격되어 복수 개의 공극(미도시)을 가지도록 형성될 수 있고, 권선 코일체(125)를 사이에 두고 한 쪽은 서로 이격되어 공극(120c)을 형성하는 반면 다른 한 쪽은 서로 연결되어 한 개의 공극을 가지도록 형성될 수도 있다. 이 경우, 마그네트(124a)(124b)는 무버(120b)에 결합될 수도 있고, 스테이터(120a)에 결합될 수도 있다. 본 실시예는 한 개의 공극을 가지며 마그네트가 스테이터에 결합되는 리니어 모터를 예로 들어 설명한다.

도 1과 같이, 공극(120c)을 이루는 아우터 스테이터(121)의 폴부(121a)에는 영구자석으로 된 마그네트(124a)(124b)가 부착되어 결합될 수 있다. 폴부(121a)는 마그네트(124a)(124b)의 길이와 동일하거나 길게 형성될 수 있다. 상기와 같은 스테이터의 조합에 의해 자기적 스프링의 강성, 알파값(모터의 추력상수 또는 유기전압상수), 알파값 변동율 등이 정해질 수 있다. 그리고 스테이터(120a)는 해당 리니어 모터가 적용되는 제품의 설계에 따라 다양한 범위에서 그 길이나 형상이 정해질 수 있다.

마그네트(124a)(124b)는 권선코일(125b)과 반경 방향으로 중첩되지 않게 배치될 수 있다. 이에 따라, 모터의 직경을 줄일 수 있다.

또, 마그네트(124a)(124b)는 서로 다른 극성을 가지는 제1 마그네트(124a) 및 제2 마그네트(124b)가 무버(120b)의 왕복방향으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 마그네트(124a)(124b)는 N극과 S극이 양측에 동일한 길이로 형성된 2-폴(2-pole) 마그네트로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서의 마그네트(124a)(124b)는 아우터 스테이터(121)에만 구비되는 것으로 도시되나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 마그네트(124a)(124b)는 이너 스테이터(122)에만 구비될 수 있고, 아우터 스테이터(121)와 이너 스테이터(122) 양측 모두에 구비될 수도 있다.

상기와 같은 본 실시예에 따른 구동 유닛(120)의 스테이터(120a)와 무버(120b)는, 피스톤(132)의 왕복 운동을 위한 추력 및 복원력을 제공하도록 형성된다. 여기서, 추력(推力)은 무버(120b)를 운동 방향으로 미는 힘을 의미하며, 구체적으로 압축행정에는 상사점을 향하고 흡입행정에는 하사점을 향하는 방향으로 작용하게 된다. 반면, 복원력은 무버(120b)를 기준위치(또는 최초위치) 방향으로 미는 힘을 의미한다. 즉, 복원력은 기준위치(0)에서 그 값이 0이 될 수 있고, 기준위치에서 멀어져 상사점 또는 하사점으로 갈수록 각각 증가 또는 감소될 수 있다.

도 2와 같이, 본 실시예의 스테이터(120a) 및 무버(120b)에는 두 종류의 자속이 형성될 수 있다. 하나는 권선코일(125b)을 쇄교하는 자로를 형성하는 자속(A)으로서, 앞서 설명한 추력을 발생시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 권선코일(125b)에 인가되는 전류에 의해 아우터 및 이너 스테이터(121)(122)를 따라 하나의 루프가 형성될 수 있고, 이는 무버(120c)의 압축 및 흡입 행정을 위한 추력을 생성할 수 있다.

다른 하나의 자속(B)은 본 실시예의 마그네트(124a)(124b), 즉 제1 및 제2 마그그네트(124a)(124b)를 맴돌도록 형성되는 것으로, 본 실시예에서 복원력을 발생시키도록 작용될 수 있다. 마그네트(124a)(124b)를 맴도는 자속은, 무버(120b)의 자성체코어(123b)가 기준위치(0)에서 벗어날수록 공극(120c)을 형성하는 스테이터(120a)의 폴부의 측면에 노출되는 양이 증가될 수 있다. 따라서, 마그네트(124a)(124b)를 맴도는 자속이 형성하는 복원력은, 기준위치(0)에서 멀리 벗어날수록 그 절대값이 증가되는 경향을 갖게 된다.

이에 따라, 본 실시예의 구동 유닛(120)은, 스테이터(120a)와 무버(120b) 사이에서 왕복방향 중심력(centering force), 즉 무버(120b)가 자기장 안에서 이동할 때 자기적 에너지(자기적 위치 에너지, 자기저항)가 낮은 쪽으로 저장하는 힘이 발생하게 되는데, 이 힘을 왕복방향 중심력이라고 하고, 이 힘은 자기적 공진 스프링을 형성하게 된다. 따라서, 무버(120b)가 자기력에 의해 왕복운동을 할 때, 그 무버(120b)는 자기적 공진 스프링에 의해 중심방향으로 복귀하려는 힘을 축적하고, 이 힘으로 인해 무버(120b)가 공진운동을 하면서 지속적으로 왕복운동을 할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 가스윤활형 리니어 압축기는, 이너 스테이터(122)의 내주면, 즉 실린더 공간(122a)의 내주면에는 제1 토출공간(104a)의 냉매가 이너 스테이터(122)를 이루는 라미네이션 시트들(127) 사이의 틈새로 누설되는 것을 차단하도록 실링부가 형성될 수 있다.

실링부는 실린더 공간(122a)의 내주면을 금속 분말이나 세라믹 분말로 코팅층을 형성하거나, 또는 얇은 원통체로 된 실링부재를 삽입하여서도 형성할 수 있다. 이하에서는 실링부가 코팅층으로 이루어진 경우를 예로 들어 살펴본다.

도 3은 도 1에 따른 리니어 압축기에서, 압축기 본체를 파단하여 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에서 압축기 본체의 일부를 분해하여 전방측에서 보인 사시도이며, 도 5는 도 3에서 압축기 본체의 일부를 조립하여 보인 단면도이고, 도 6은 도 5에서 프레임과 실린더 스토퍼를 분해하여 후방측에서 보인 사시도이다. 이들 도면을 참조하면, 실린더 공간(122a)의 전방측에는 그 내주면에 코팅층(146)이 형성되고, 실린더 공간(122a)의 후방측에는 실린더(131)의 후방단을 지지하기 위한 별도의 실린더 스토퍼(147)가 삽입될 수 있다. 실린더 스토퍼(147)는 이너 스테이터(122)의 내주면, 즉 실린더 공간(122a)의 내주면에 밀착됨에 따라, 자성체로 이루어질 수도 있으나 모터 효율을 고려하면 비자성체로 형성되는 것이 더 바람직할 수 있다.

실린더 스토퍼(147)는 드로잉(drawing) 공법에 의한 판금 가공으로 형성할 수도 있고, 금형을 이용하여 성형할 수도 있다. 이에 따라, 실린더 스토퍼(147)의 반경방향 두께는 프레임(141)의 축방향 두께에 비해 얇게 형성될 수 있다.

그리고, 실린더 스토퍼(147)는 얇은 금속으로 형성할 수도 있지만, 경우에 따라서는 엔지니어 플라스틱과 같은 강성을 가지는 플라스틱 재질로 형성할 수도 있다.

실린더 스토퍼(147)는 양단에 절곡부를 가지는 원통 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 실린더 스토퍼(147)의 전방단은 반경방향 바깥쪽으로 확장되는 제1 절곡부(147a)가 형성되고, 후방단은 반경방향 안쪽으로 확장되는 제2 절곡부(147b)가 형성될 수 있다.

제1 절곡부(147a)는 이너 스테이터(122)의 내주면, 즉 실린더 공간(122a)의 내주면에 형성되는 스토퍼 지지홈(122b)에 삽입되어 축방향으로 지지될 수 있도록 바깥쪽으로 절곡되어 연장 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 절곡부(147a)의 외경은 실린더(131)의 외경보다 크게 형성될 수 있다.

그리고, 실린더 스토퍼(147)의 후방단은 안쪽으로 확장된 제2 절곡부(147b)를 형성하여 실린더(131)의 후방단을 축방향으로 지지할 수 있다. 제2 절곡부(147b)의 내경은 실린더(131)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 제2 절곡부(147b)는 실린더(131)의 후방면과 밀착되어 실링함에 따라, 실린더(131)의 외주면과 실린더 공간(122a)의 내주면 및 실린더스토퍼(147)의 내주면 사이에 가스베어링이 형성되도록 한다.

그리고 실린더 스토퍼(147)의 축방향 길이(L3)는 실린더(131)의 축방향 길이(L1)보다 짧게 형성될 수 있다. 이에 따라, 실린더(131)의 전방측에는 앞서 설명한 코팅층(146)이 형성되어 가스베어링으로 유입되는 냉매가 누설되는 것을 차단할 수 있다.

도 5에서와 같이, 이너 스테이터(122)의 내주면 중에서 실린더 스토퍼(147)가 결합되는 부분에는 그 실린더 스토퍼(147)의 두께만큼 단차지게 스토퍼 안착홈(122c)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 실린더 스토퍼(147)가 이너 스테이터(122)의 내주면, 즉 실린더 공간(122a)의 내주면에 삽입되더라도 그 실린더 공간(122a)의 내주면과 실린더 스토퍼(147)의 내주면이 동일한 내경을 유지할 수 있다.

한편, 실린더 스토퍼는 전술한 실시예와 같이 그 전방단의 제1 절곡부가 실린더의 축방향 범위내에서 이너 스테이터의 내주면에 삽입되어 지지될 수도 있지만, 경우에 따라서는 실린더의 범위 밖에서 이너 스테이터의 내주면에 삽입되어 결합될 수도 있다.

예를 들어, 도 7과 같이, 실린더 스토퍼(147)는 앞서 설명한 제1 절곡부와 제2 절곡부가 배제된 환형의 원판 모양으로 형성될 수 있다. 실린더 스토퍼(147)의 외경은 실린더(131)의 외경보다 크고 실린더 스토퍼(147)의 내경은 실린더131)의 외경보다는 작지만 실린더(131)의 내경보다는 크게 형성될 수 있다.

이에 따라, 실린더 스토퍼(147)의 외주부는 실린더 공간(122a)의 내주면에 구비된 스토퍼 지지홈(122b)에 삽입되어 고정되고, 실린더 스토퍼(147)의 내주부는 실린더(131)의 후방단에 밀착되어 실린더(131)를 축방향으로 지지할 수 있다.

이 경우에는 스토퍼 지지홈(122b)은 실린더(131)의 범위 밖에 형성됨에 따라, 이너 스테이터(122)의 내주면에는 스토퍼 안착홈이 형성될 필요가 없어 그만큼자로면적이 확대될 수 있다.

한편, 프레임(141)은 그 후방면이 스테이터(120)와 접촉하게 됨에 따라 자속누설을 최소화할 수 있도록 투자율이 낮으면도 일정 강도를 가질 수 있는 소재, 즉 알루미늄과 같은 재질로 형성될 수 있다.

또, 프레임(141)은 앞서 설명한 바와 같이, 스테이터(120a)의 일측면을 지지하는 동시에 스테이터(120a)의 실린더 공간(122a)을 복개할 수 있도록 원판 모양으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 3 및 도 4와 같이, 프레임(141)은 스테이터(120a)의 축방향 일측면에 결합되도록 가장자리 부분에 형성되는 지지부(141a)와, 지지부(141a)의 내측에서 단일체로 연장되어 실린더 공간(122a)을 복개하도록 중앙 부분에 형성되는 커버부(141b)로 이루어질 수 있다.

지지부(141a)에는 권선코일(125b)을 외부 전원과 연결하는 단자부가 관통하도록 적어도 한 개 이상의 단자구멍(141a2)이 형성될 수 있다. 그리고 지지부(141a)에는 앞서 설명한 조립볼트(143)가 체결되도록 적어도 한 개 이상(도면에서는 3개)의 체결구멍 또는 체결홈(141a3)이 형성될 수 있다.

커버부(141b)에는 루프파이프(112)를 연결하기 위한 제3 토출구멍(141b1)이 관통 형성될 수 있다.

그리고 커버부(141b)는, 앞서 설명한 바와 같이, 지지부(141a)의 내측에서 일체로 연장 형성되는 것으로, 도 5와 같이 스테이터(120a)의 바깥쪽(전방측)을 향해 소정의 높이만큼 돌출 형성될 수 있다. 이에 따라, 실린더 공간(122a)의 외부에 제2 토출공간(104b)의 일부를 이루는 외측공간부(141b2)가 형성되어 그만큼 제2 토출공간(104b)의 체적 또는 개수가 증가하여 토출소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

도면으로 도시하지는 않았으나, 실린더 공간의 반대쪽, 프레임의 외측면에 별도의 토출공간을 가지는 토출커버가 결합될 수도 있다. 이 경우, 제3 토출공간은 제2 토출공간에 연통되고, 루프파이프는 토출커버에 결합되어 제3 토출공간에 연통 수 있다.

한편, 실린더 공간(122a)중에서 실린더(131)의 전방측에 형성되는 공간에는 토출밸브(134)를 수용하도록 밸브 스토퍼(150)가 삽입되어 고정될 수 있다.

밸브 스토퍼(150)는 제1 토출공간(104a)을 형성하도록 원통 모양으로 형성되어 실린더 공간(122a)의 내주면에 결합되는 바디부(151)와, 캡 모양으로 형성되어 바디부(151)의 전방측에 결합되는 배플부(152)로 이루어질 수 있다.

바디부(151)는 자속누설을 억제하도록 비자성체로 형성될 수 있으나, 앞서 이너 스테이터(122)의 내주면에 절연재질로 된 코팅층이 형성됨에 따라 굳이 바디부(151)를 비자성체로 형성할 필요는 없다. 다만, 바디부(151)는 모터열이 냉매에 전달되는 것을 차단할 수 있도록 단열재질로 형성되는 것이 모터 효율을 높이는데 바람직할 수 있다.

또, 바디부(151)의 중간에는 제1 토출공간(104a)으로 토출되는 냉매의 일부가 가스베어링으로 안내되도록 적어도 한 개 이상의 베어링 연통구멍(151a)이 형성될 수 있다. 베어링 연통구멍(151a)은 도면으로 도시되지는 않았으나, 바디부(151)의 외주면에 구비되는 통로를 통해 실린더 공간(122a)의 내주면과 실린더(131)의 외주면 사이로 안내되고 이 냉매는 실린더(131)의 베어링 구멍(131a)을 통해 실린더(131)와 피스톤(132)의 사이로 공급될 수 있다.

배플부(152)는 바디부(151)와 프레임(141)의 사이에 구비되어 제1 토출공간(104a)과 제2 토출공간(104b) 사이를 구획하도록 축방향을 따라 적어도 한 개 이상이 배치될 수 있다. 배플부(152)에는 제1 토출공간(104a)에서 제2 토출공간(104b)으로 이동하는 냉매가 루프파이프(112)를 향해 이동할 수 있도록 적어도 한 개 이상의 제2 토출구멍(152a)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 밸브 스토퍼(150)는 일종의 토출머플러로서의 기능을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 리니어 압축기에서 프레임에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

도 8은 도 1에 따른 리니어 압축기에서 프레임에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 커버부(141b)는 지지부(141a)와 동일한 높이로 평평하게 형성될 수도 있다. 이 경우에도 실린더 공간(122a)의 내부에 소정 체적의 제2 토출공간(104b)을 확보하면서도 커버부(141b)가 전방측으로 돌출되지 않음에 따라 그만큼 압축기의 길이를 줄여 소형화를 이룰 수 있다.

여기서도, 프레임의 커버부 외측면에 별도의 제3 토출공간을 가지는 토출커버가 구비될 수도 있다. 이 경우, 제3 토출공간은 제2 토출공간에 연통되고, 루프파이프는 토출커버에 결합되어 제3 토출공간에 연통 수 있다.

한편, 프레임에 대한 또다른 실시예가 있을 수 있다. 도 9는 도 1에 따른 리니어 압축기에서 프레임에 대한 또다른 실시예를 보인 단면도이고, 도 10은 도 9에서 프레임에 토출커버가 결합된 상태를 보인 단면도이다.

도 9와 같이, 커버부(141b)는 지지부(141a)에서 실린더 공간(122a)을 향해 소정의 깊이만큼 함몰지게 형성될 수도 있다. 이 경우에는 실린더 공간(122a)에 제2 토출공간을 형성하지 않거나 또는 작게 형성될 수 있다.

여기서도, 도 10과 같이, 프레임(141)의 커버부(141b) 외측면에 별도의 제2 토출공간(104b)을 가지는 토출커버(144)가 구비될 수도 있다. 이 경우, 제2 토출공간(104b)은 제1 토출공간(104a)에 연통되고, 루프파이프(112)는 토출커버(144)에 결합되어 제2 토출공간(104b)에 연통 수 있다. 특히, 이 경우에는 프레임(141)의 커버부(141b)가 실린더 공간(122a)의 내부로 삽입됨에 따라, 토출커버(144)는 평판 모양으로 형성하여 제2 토출공간(104b)이 실린더 공간(122a)의 영역 안에 위치하도록 형성되는 것이 토출소음을 줄이면서도 압축기를 소형화하는데 바람직하다.

한편, 전술한 실시예들에서는 프레임이 지지부와 커버부로 형성되어 프레임과 토출커버가 일체로 형성되는 예를 보인 것이다. 하지만, 프레임과 토출커버는 분리하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 토출커버를 복수 개로 형성할 수 있고, 이 복수 개의 토출커버는 연속하여 순차적으로 연통되도록 형성할 수 있다. 물론, 토출커버를 단수 개로 형성할 수 있고, 이 단수 개의 토출커버가 프레임에 결합될 수 있다.

토출커버가 복수 개인 경우에는 실린더가 스테이터와 대략 동일한 축방향 길이를 가지도록 형성되어 실린더의 전방면과 스테이터의 전방면이 대략 일치하도록 결합될 수 있다. 따라서, 실린더 공간에는 토출공간이 형성되지 않음에 따라, 토출커버는 전방측으로 돌출 형성되고, 토출공간이 복수 개인 경우에는 그 토출공간을 형성하는 토출커버가 복수 개로 이루어져야 한다.

반면, 토출커버가 단수 개인 경우에는 도 5의 실시예와 같이 실린더의 축방향 길이가 스테이터의 축방향 길이보다 작게 형성되어, 대략 스테이터의 후방단에서 중간까지 삽입될 수 있다. 이에 따라, 앞서 설명한 바와 같이 실린더 공간의 전방측에는 토출공간이 형성될 수 있어 토출커버가 한 개만 형성되더라도 실린더 공간의 내부에 형성되는 토출공간과 함께 복수 개의 토출공간이 형성될 수 있다.

도 11은 실린더가 이너 스테이터와 대략 비슷한 길이로 형성되는 경우 복수 개의 토출커버가 프레임에 순차적으로 결합된 예를 보인 종단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 프레임(141)은 내측 개구부(141c)를 가지는 환형으로 형성되고, 제1 토출커버(148a)는 프레임(141)의 내측 개구부(141c)보다 크게 형성되어 그 프레임(141)의 전방면에 결합될 수 있다. 그리고 제2 토출커버(148b)는 제1 토출커버(148a)에, 제3 토출커버(148c)는 제2 토출커버(148b)에 각각 순차적으로 결합될 수 있다.

이 경우, 실린더(131)의 전방면은 프레임(141)의 전방면보다 돌출되거나 동일하게 위치할 수 있도록 형성될 수도 있지만, 실린더(131)의 전방면이 프레임(141)의 후방면과 대략 일치하거나 후방면보다 더 후방측에 위치하도록 형성되는 것이 프레임(141)의 내측 개구부(141c)에 토출커버를 위치시킬 수 있어 그만큼 압축기의 크기를 소형화할 수 있다.

또, 가스베어링의 입구는 전술한 실시예와 다르게 프레임(141)의 전방면에 형성되어 제1 토출커버(148a)의 토출공간(104a)에 연통될 수도 있다. 물론, 베어링 입구는 제2 토출커버(148b)의 토출공간(104b)에 연통될 수도 있고, 제3 토출커버(148c)의 토출공간(104c)에 연통될 수도 있다.

상기와 같이 실린더(131)가 이너 스테이터(122)와 유사한 길이를 가지는 경우에도 프레임(141)으로 스테이터(120a)를 지지하고 실린더 스토퍼(147)로 실린더(131)를 지지함에 따라, 프레임(141)의 구조를 간소화하며 크기를 줄여 재료비용을 줄이는 효과는 동일하다. 또, 토출커버(148)가 복수 개로 형성됨에 따라 압축기의 토출소음을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 토출공간이 모터의 외부에 위치함에 따라 토출되는 냉매의 온도를 낮춰 압축기 효율을 높일 수 있다.

다만, 본 실시예는 전술한 실시예보다 실린더의 길이가 길어지게 되면서 상대적으로 피스톤의 길이도 증가하게 된다. 하지만, 피스톤의 길이가 길어지는 만큼 실린더와 피스톤 사이의 실링길이가 길어지게 되어, 피스톤의 거동이 안정될 수 있고 압축공간의 냉매가 누설되는 것도 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들은 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다르게 변형될 수 있고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

110 : 케이싱 101: 케이싱의 내부공간
103: 압축공간 104a,104b : 토출공간
120: 리니어 모터 120a : 스테이터
120b : 무버 122 : 이너 스테이터
122a : 실린더 공간 122b : 스토퍼 지지홈
122c : 스토퍼 안착홈 130: 압축 유닛
131: 실린더 131a : 베어링 구멍
132: 피스톤 133: 흡입밸브
134 : 토출밸브 141 : 프레임
141a : 지지부 141a1 : 홀더삽입홈
141a2 : 단자구멍 141a3 : 체결홈
141b : 커버부 141b1 : 토출구멍
141b2 : 외측공간부 141c : 내측개구부
146 : 코팅층 147 : 실린더 스토퍼
150 : 밸브스토퍼

Claims (15)

1. 냉매를 압축하는 압축공간이 형성되는 실린더;
   상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동을 하는 피스톤;
   상기 피스톤에 결합되어 그 피스톤에 구동력을 전달하는 무버;
   상기 실린더가 삽입되어 결합되도록 실린더 공간이 형성되고, 상기 무버와 함께 구동력을 발생하는 스테이터;
   상기 스테이터를 축방향으로 지지하는 프레임;
   상기 스테이터의 실린더 공간에 삽입되어 상기 압축공간을 선택적으로 개폐하는 토출밸브; 및
   상기 프레임에서 이격되어 상기 스테이터의 내주면에 고정되고, 상기 압축공간의 반대쪽에서 상기 실린더를 축방향으로 지지하는 실린더 스토퍼;를 포함하며,
   상기 실린더 스토퍼는 원통모양으로 형성되어 그 일단은 상기 실린더 공간의 내주면에 삽입되도록 제1 절곡부가 바깥방향으로 절곡 형성되고, 상기 실린더 스토퍼의 타단은 상기 실린더의 단면을 축방향으로 지지하도록 제2 절곡부가 안쪽으로 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 스토퍼의 축방향 길이는 상기 실린더의 축방향 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 공간의 내주면에는 상기 실린더 스토퍼의 제1 절곡부가 삽입되어 축방향으로 지지되도록 지지홈이 환형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 스토퍼는 환형의 원판 모양으로 형성되어 그 외주부는 상기 실린더 공간의 내주면에 삽입되어 고정되고, 상기 실린더 스토퍼의 내주부는 상기 실린더의 일단을 축방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 공간의 내주면에는 상기 실린더의 외주면과의 사이에 냉매가 수용되도록 실링부가 형성되고,
   상기 실링부는 상기 실린더 스토퍼의 두께보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 스토퍼의 반경방향 두께는 상기 프레임의 축방향 두께에 비해 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 실린더 스토퍼는 상기 프레임보다 높은 강성을 가지는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 실린더 공간에는 상기 압축공간에서 토출되는 냉매를 수용하는 적어도 한 개 이상의 토출공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 프레임에는 상기 실린더 공간을 복개하는 토출커버가 결합되는 특징으로 하는 리니어 압축기.
11. 제9항에 있어서,
    상기 프레임에는 상기 실린더 공간을 복개하도록 커버부가 일체로 형성되는 특징으로 하는 리니어 압축기.
12. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 한 개 이상의 토출공간은 상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이와 연통되어, 상기 토출공간으로 토출되는 냉매의 일부가 상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이로 안내되도록 하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
13. 냉매를 압축하는 압축공간이 형성되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 축방향으로 왕복운동을 하는 피스톤;
    상기 피스톤에 결합되어 그 피스톤에 구동력을 전달하는 무버;
    상기 실린더가 삽입되어 결합되도록 실린더 공간이 형성되고, 상기 무버와 함께 구동력을 발생하는 스테이터; 및
    상기 스테이터의 실린더 공간에 고정되어, 상기 실린더의 일단을 축방향으로 지지하는 실린더 스토퍼;를 포함하며,
    상기 실린더 스토퍼는 원통모양으로 형성되어 그 일단은 상기 실린더 공간의 내주면에 삽입되도록 제1 절곡부가 바깥방향으로 절곡 형성되고, 상기 실린더 스토퍼의 타단은 상기 실린더의 단면을 축방향으로 지지하도록 제2 절곡부가 안쪽으로 절곡 형성되는 리니어 압축기.
14. 제13항에 있어서,
    상기 실린더 공간의 내부에 상기 압축공간을 개폐하는 토출밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
15. 제13항에 있어서,
    상기 실린더 공간의 외부에 상기 압축공간을 개폐하는 토출밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.

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