KR102088316B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다. 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기에는, 피스톤을 축방향으로 탄성지지하는 스프링이 포함된다. 이때, 상기 스프링에는 복수의 스프링가닥이 포함된다. 각 스프링 가닥에는, 축방향으로 연장된 스프링 중심축(C)을 중심으로 나선으로 연장되는 스프링 본체, 상기 스프링 본체의 일 측에서 연장되어 상기 스프링 본체의 일 단부를 형성하는 전방 스프링 링크 및 상기 스프링 본체의 타 측에서 연장되어 상기 스프링 본체의 타 단부를 형성하는 후방 스프링 링크가 포함된다. 이때, 상기 복수의 스프링 가닥의 전방 스프링 링크 및 후방 스프링 링크는 축방향으로 동일평면상에 각각 배치된다.

Description

리니어 압축기 {Linear compressor}

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 상기 가전제품 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이러한 압축기를 크게 분류하면, 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor), 회전식 압축기(Rotary compressor) 및 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.

상기 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시킨다.

또한, 상기 회전식 압축기는 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시킨다.

또한, 상기 스크롤식 압축기는 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시킨다.

최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여, 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 개발되고 있다.

상기 리니어 압축기는, 밀폐된 쉘 내부에서 상기 피스톤이 상기 리니어 모터에 의해 실린더 내부를 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 구성된다.

또한, 상기 리니어 압축기에는, 상기 피스톤을 포함하는 구동부가 안정적으로 이동되기 위한 공진스프링이 포함될 수 있다. 상기 공진스프링은 상기 구동부의 움직임에 따른 진동 또는 소음 발생을 저감시키는 구성으로 이해된다.

이와 같은 공진스프링 구조를 갖는 리니어 압축기와 관련하여, 본 출원인은 선행문헌 1을 출원한 바 있다.

<선행문헌 1>

1. 공개번호 :제10-2018-0053859호 (공개일자 : 2018년 5월 24일)

2. 발명의 명칭 : 리니어 압축기

상기 선행문헌 1의 리니어 압축기에는, 상기 피스톤의 후측에 배치되는 복수의 공진스프링이 개시된다. 상기 복수의 공진 스프링에는, 상기 피스톤을 지지하는 서포터와 아우터 스테이터를 지지하는 스테이터 커버의 사이에 배치되는 제 1 공진스프링 및 상기 서포터와 리어 커버의 사이에 배치되는 제 2 공진스프링이 포함된다.

상기 선행문헌 1의 리니어 압축기에는 다음과 같은 문제점이 있다.

(1) 왕복이동되는 구동부의 중심축과 상기 제 1 공진스프링 및 상기 제 2 공진스프링의 중심축이 일치되지 않는다. 그에 따라, 상기 구동부의 왕복이동에 따라, 상기 제 1, 2 공진스프링에 측력이 발생된다. 이와 같은 측력에 스프링은 보다 큰 외력을 받게 되며, 비틀림 등이 발생되는 문제점이 있다.

(2) 또한, 상기 공진스프링은 작은 크기로 구비됨에 따라 큰 하중 또는 반복하중을 버티지 못한다는 문제점이 있다. 따라서, 상기 구동부의 왕복운동속도가 제한된다는 문제점이 있다.

(3) 또한, 상기 공진스프링이 복수 개로 구비됨에 따라, 쉘 내부의 설치자유도가 적고 복잡하다는 문제점이 있다. 더하여, 상기 공진스프링의 설치공간으로 인해 상기 쉘의 크기가 커지고, 압축기의 소형화가 달성되지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 스프링의 중심축을 왕복이동되는 구동 어셈블리의 중심축과 일치시켜, 상기 스프링에 발생되는 측력을 저감시킨 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 복수의 스프링 가닥으로 형성된 스프링으로 상기 구동 어셈블리의 하중 또는 반복하중을 지지하여, 상기 구동 어셈블리의 고속운전이 가능한 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 복수의 스프링가닥으로 형성된 하나의 스프링으로 쉘 내부에 구비됨에 따라, 쉘의 크기가 작고 소형화된 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기에는, 축방향으로 연장된 스프링 중심축을 따라 왕복이동되는 피스톤 및 상기 피스톤을 축방향으로 탄성지지하는 스프링이 포함된다. 이때, 상기 스프링에는 복수의 스프링가닥이 포함된다.

그리고, 각 스프링 가닥에는, 상기 스프링 중심축(C)을 중심으로 나선으로 연장되는 스프링 본체, 상기 스프링 본체의 일 측에서 연장되어 상기 스프링 본체의 일 단부를 형성하는 전방 스프링 링크 및 상기 스프링 본체의 타 측에서 연장되어 상기 스프링 본체의 타 단부를 형성하는 후방 스프링 링크가 포함된다.

이때, 상기 복수의 스프링 가닥의 전방 스프링 링크는 축방향으로 동일평면(P1)상에 배치되고, 상기 복수의 스프링 가닥의 후방 스프링 링크는 축방향으로 동일평면(P2)상에 배치된다.

그리고, 각 복수의 스프링 가닥은 동일한 형상 및 크기로 마련될 수 있다. 자세하게는, 각 스프링 본체는 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 또한, 각 스프링 가닥은 축방향으로 동일한 스프링 높이(H)를 갖는다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

왕복이동되는 구동 어셈블리의 중심축과 스프링의 중심축을 일치시킴에 따라, 상기 스프링에 발생되는 측력을 제거할 수 있다는 장점이 있다.

그에 따라, 상기 스프링이 보다 큰 하중 또는 반복하중을 지지할 수 있으며, 상기 구동 어셈블리가 고속으로 왕복이동될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 구동 어셈블리가 고속으로 왕복이동됨에 따라, 압축효율이 높아지며 리니어 압축기의 성능이 상승되는 장점이 있다.

또한, 하나의 스프링으로 상기 구동 어셈블리를 지지함에 따라, 상기 스프링이 설치되는 쉘 내부를 단순화할 수 있다는 장점이 있다. 더하여, 상기 쉘의 크기를 줄일 수 있고, 상기 리니어 압축기가 소형화되는 장점이 있다. 그리고, 상기 압축기가 설치되는 공간을 줄일 수 있어 설치자유도가 높아지는 장점이 있다.

또한, 상기 스프링이 다양한 형상으로 형성될 수 있다는 장점이 있다. 그에 따라, 필요에 따라 다양한 형상을 마련하여 효과적으로 상기 구동 어셈블리를 지지할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부 구성을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 구분하여 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 구분하여 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 구분하여 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 구분하여 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)에는, 쉘(101) 및 상기 쉘(101)에 결합되는 쉘 커버(102, 103, 도 3 참조)가 포함된다. 넓은 의미에서, 상기 쉘 커버(102, 103)는 상기 쉘(101)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.

상기 쉘(101)의 하측에는, 레그(50)가 결합될 수 있다. 상기 레그(50)는, 상기 리니어 압축기(10)가 설치되는 제품의 베이스에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제품에는 냉장고가 포함되며, 상기 베이스에는, 상기 냉장고의 기계실 베이스가 포함될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제품에는 공기조화기의 실외기가 포함되며, 상기 베이스에는, 상기 실외기의 베이스가 포함될 수 있다.

상기 쉘(101)은 대략 원통 형상을 가지며, 가로방향으로 누워져 있는 배치, 또는 축방향으로 누워 있는 배치를 이룰 수 있다. 도 1을 기준으로, 상기 쉘(101)은 가로 방향으로 길게 연장되며, 반경방향으로는 다소 낮은 높이를 가질 수 있다. 즉, 상기 리니어 압축기(10)는 낮은 높이를 가질 수 있으므로, 상기 리니어 압축기(10)가 냉장고의 기계실 베이스에 설치될 때, 상기 기계실의 높이를 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)의 쉘(101)은 가로방향으로 비교적 작은 길이로 마련될 수 있다. 이때, 상기 길이는 축방향 길이를 의미한다. 이는 후술할 구동 어셈블리의 지지구조가 단순화되었기 때문이다. 따라서, 상기 쉘(101)은 비교적 적은 부피를 갖기 때문에, 상기 리니어 압축기(10)의 설치를 위해 필요한 공간의 크기가 감소될 수 있다.

상기 쉘(101)의 외면에는, 터미널(108)이 설치될 수 있다. 상기 터미널(108)은 외부 전원을 리니어 압축기의 모터 어셈블리(140, 도 3 참조)에 전달하는 구성으로서 이해된다. 상기 터미널(108)은 코일(141c, 도 3 참조)의 리드선에 연결될 수 있다.

상기 터미널(108)의 외측에는, 브라켓(109)이 설치된다. 상기 브라켓(109)에는, 상기 터미널(108)을 둘러싸는 다수의 브라켓이 포함될 수 있다. 상기 브라켓(109)은 외부의 충격 등으로부터 상기 터미널(108)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 쉘(101)의 양측부는 개구되도록 구성된다. 상기 개구된 쉘(101)의 양측부에는, 상기 쉘 커버(102, 103)가 결합될 수 있다. 상세하게는, 상기 쉘 커버(102, 103)에는, 상기 쉘(101)의 개구된 일측부에 결합되는 제 1 쉘 커버(102) 및 상기 쉘(101)의 개구된 타측부에 결합되는 제 2 쉘 커버(103)가 포함된다. 상기 쉘 커버(102, 103)에 의하여, 상기 쉘(101)의 내부공간은 밀폐될 수 있다.

도 1을 기준으로, 상기 제 1 쉘 커버(102)는 상기 리니어 압축기(10)의 우측부에 위치되며, 상기 제 2 쉘 커버(103)는 상기 리니어 압축기(10)의 좌측부에 위치될 수 있다. 즉, 상기 제 1, 2 쉘 커버(102, 103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 쉘(101) 또는 상기 쉘 커버(102, 103)에 구비되어, 냉매를 흡입, 토출 또는 주입시킬 수 있는 다수의 파이프(104, 105, 106)가 더 포함된다. 상기 다수의 파이프(104, 105, 106)에는, 흡입 파이프(104), 토출 파이프(105) 및 프로세스 파이프(106)가 포함된다.

상기 흡입 파이프(104)는 냉매가 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입되도록 마련된다. 예를 들어, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 제 1 쉘 커버(102)에 결합될 수 있다. 냉매는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 축방향을 따라 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 쉘(101)에 축방향으로 설치됨을 알 수 있다. 자세하게는, 상기 흡입 파이프(104)는 후술할 피스톤(130)의 중심축과 일체되도록 상기 쉘(101)에 설치된다. 더하여, 상기 흡입 파이프(104)는 후술할 스프링 중심축(C)을 따라 상기 쉘(101)에 설치되는 것으로 이해될 수 있다.

이때, 상기 쉘(101)의 외측에 배치되는 상기 흡입 파이프(104)는 일 측으로 구부러져 형성될 수 있다. 즉, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 쉘(101)에 결합되는 부분이 축방향으로 연장되어 형성된다. 이는 냉매가 축방향으로 상기 쉘(101)의 내부로 유입되도록 하기 위함이다. 즉, 상기 흡입 파이프(104)를 통해 축방향으로 유입된 냉매는 유동방향이 변경되지 않고 상기 피스톤(130)으로 유입되어 압축될 수 있다. 그에 따라, 흡입 냉매의 유속저하 등 유동손실을 방지할 수 있다.

상기 토출 파이프(105)는 압축된 냉매가 상기 리니어 압축기(10)로부터 배출되도록 마련된다. 상기 토출 파이프(105)는 상기 쉘(101)의 외주면에 결합될 수 있다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 축방향으로 유동하면서, 압축될 수 있다. 그리고, 상기 압축된 냉매는 상기 토출 파이프(105)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 토출 파이프(105)는 상기 제 1 쉘 커버(102)보다 상기 제 2 쉘 커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

상기 프로세스 파이프(106)는 냉매를 상기 리니어 압축기(10)에 보충하기 위해 마련된다. 상기 프로세스 파이프(106)는 상기 쉘(101)의 외주면에 결합될 수 있다. 작업자는 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 냉매를 주입할 수 있다.

이때, 상기 프로세스 파이프(106)는 상기 토출 파이프(105)와의 간섭을 피하기 위하여, 상기 토출 파이프(105)와 다른 높이에서 상기 쉘(101)에 결합될 수 있다. 상기 높이라 함은, 상기 레그(50)로부터의 수직방향(또는 반경방향)으로의 거리로서 이해된다. 상기 토출 파이프(105)와 상기 프로세스 파이프(106)가 서로 다른 높이에서, 상기 쉘(101)의 외주면에 결합됨으로써, 작업자의 작업 편의성이 도모될 수 있다.

상기 프로세스 파이프(106)가 결합되는 지점에 대응하는, 쉘(101)의 내주면에는 상기 제 2 쉘 커버(103)의 적어도 일부분이 인접하게 위치될 수 있다. 즉, 상기 제 2 쉘 커버(103)의 적어도 일부분은, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 주입되는 냉매의 저항으로서 작용할 수 있다.

따라서, 냉매의 유로관점에서, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 유입되는 냉매의 유로 크기는, 상기 쉘(101)의 내부공간으로 진입하면서 작아지도록 형성된다. 이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있다.

또한, 이 과정에서, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 가스냉매가 피스톤(130)의 내부로 유입되면서, 냉매의 압축성능이 개선될 수 있다. 이때, 상기 유분은, 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부 구성을 분해하여 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 A-A'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다. 도 2는 설명의 편의상, 상기 쉘(101) 및 상기 쉘 커버(102, 103) 등을 생략하고 도시하였다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110), 실린더(120), 피스톤(130) 및 모터 어셈블리(140)가 포함된다. 상기 모터 어셈블리(140)는 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 리니어 모터에 해당되고, 상기 모터 어셈블리(140)의 구동에 따라 상기 피스톤(130)은 왕복운동할 수 있다.

이하, 방향을 정의한다.

"축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉, 도 3에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입 파이프(104)로부터 압축공간(P)을 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다. 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동할 때, 상기 압축공간(P)은 압축될 수 있다.

반면, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 3의 세로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "반경 방향" 중에서, 상기 피스톤(130)의 중심축으로부터 상기 쉘(101)을 향하는 방향을 반경방향 "외측"이라 하고, 그 반대방향을 반경방향 "내측"이라 정의한다.

상기 프레임(110)의 내측에 상기 실린더(120)가 수용된다. 이때, 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서 이해된다. 예를 들어, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 압입(壓入, press fitting)될 수 있다.

상기 프레임(110)에는, 축방향으로 연장되는 프레임 본체(111) 및 상기 프레임 본체(111)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 프레임 플랜지(112)가 포함된다. 이때, 상기 프레임 본체(111)와 상기 프레임 플랜지(112)는 서로 일체로 형성될 수 있다.

상기 프레임 본체(111)는, 축방향 상단 및 하단이 개방된 원통 형상으로 구비된다. 상기 프레임 본체(111)의 반경방향 내측에는 상기 실린더(120)가 수용된다. 상기 프레임 플랜지(112)는 축방향으로 소정의 두께를 갖는 원판형상으로 구비된다. 특히, 상기 프레임 플랜지(112)는 상기 프레임 본체(111)의 전단부에서 반경방향으로 연장된다.

또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 프레임 플랜지(112)의 전면에서 후방으로 함몰된 가스홀(113)이 형성된다. 또한, 상기 프레임(110)에는 상기 가스홀(113)에서 상기 프레임 플랜지(112) 및 상기 프레임 본체(111)를 관통하여 연장되는 가스유로(114)가 구비된다.

상기 실린더(120)의 내측에 상기 피스톤(130)이 이동가능하게 수용된다. 상기 실린더(120)에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 본체(121)의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지(122)가 포함된다.

상기 실린더 본체(121)는, 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 상기 프레임 본체(111)의 내부에 삽입된다. 따라서, 상기 실린더 본체(121)의 외주면은 상기 프레임 본체(111)의 내주면에 대향하도록 위치될 수 있다.

상기 실린더 플랜지(122)에는, 상기 실린더 본체(121)의 전방부로부터 반경방향 외측으로 연장되고 전방으로 연장된다. 상기 실린더(120)가 상기 플레임(110)에 수용될 때, 상기 실린더 플랜지(122)가 변형되어 압입될 수 있다.

상기 실린더 본체(121)에는, 상기 실린더 본체(121)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 함몰되어 형성된 가스유입부(126)가 포함된다. 그리고, 상기 가스유입부(126)는 축방향 중심축을 기준으로, 상기 실린더 본체(121)의 외주면을 따라 원형의 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 상기 가스유입부(126)는 복수 개가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 가스유입부(126)는 2개 구비될 수 있다.

또한, 상기 실린더 본체(121)에는, 상기 가스유입부(126)로부터 반경방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐(125)이 포함된다. 상기 실린더 노즐(125)은, 상기 실린더 본체(121)의 내주면까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 실린더 노즐(125)은 상기 피스톤(130)의 외측까지 연장된다.

이와 같은 구조로 상기 피스톤(130)에 가스 베어링 기능을 하는 냉매를 공급할 수 있다. 자세하게는, 상기 가스홀(113)을 통해 냉매 중 적어도 일부가 유입된다. 그리고, 상기 가스유로(114)를 따라 상기 실린더(120)의 외측으로 공급된다. 그리고, 상기 가스유입부(126) 및 상기 실린더 노즐(125)를 통해 상기 피스톤(130)으로 공급될 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)은 오일 베어링으로도 구동될 수 있다.

상기 피스톤(130)에는, 대략 원통형상의 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지(132)가 포함된다. 상기 피스톤 본체(131)는 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 운동하며, 상기 피스톤 플랜지(132)는 상기 실린더(120)의 외측에서 왕복 운동할 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)의 내측에 수용되는 흡입 머플러(150)가 더 포함된다. 상기 흡입 머플러(150)는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매로부터 발생되는 소음을 저감하기 위한 구성에 해당된다. 자세하게는, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는, 상기 흡입 머플러(150)를 통과하여 상기 피스톤(130)의 내부로 유동된다. 냉매가 상기 흡입 머플러(150)를 통과하는 과정에서 냉매의 유동소음이 저감될 수 있다.

상기 흡입 머플러(150)에는, 다수의 머플러(151, 152, 153)가 포함된다. 상기 다수의 머플러(151, 152, 153)에는, 서로 결합되는 제 1 머플러(151), 제 2 머플러(152) 및 제 3 머플러(153)가 포함된다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 제 3 머플러(153), 제 2 머플러(152) 및 제 1 머플러(151)를 차례로 통과할 수 있다.

자세하게는, 상기 제 1 머플러(151)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되고, 상기 제 2 머플러(152)는 상기 제 1 머플러(151)의 후측에 결합된다. 그리고, 상기 제 3 머플러(153)는 상기 제 2 머플러(152)를 내부에 수용하며, 상기 제 1 머플러(151)의 후방으로 연장될 수 있다.

이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 머플러(151)는 냉매의 유동방향으로 면적이 넓어지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 머플러(151)는 냉매의 유동방향으로 유동단면적이 점점 넓어지는 가변부를 갖는다.

이와 같은 구조를 통해, 냉매가 유동되는 단면적이 점점 넓어지고 냉매의 유속이 감소되며 냉매의 압력이 상승된다. 그리고, 상기 냉매의 압력이 보다 높아지며 후술할 흡입밸브(135)가 보다 빨리 휘어지고, 보다 많은 양의 냉매가 압축공간(P)으로 유동될 수 있다.

상기 압축 공간(P)은 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 공간에 해당되고, 상기 실린더(120)의 내부 및 상기 피스톤(130)의 전방에 형성된다.

그리고, 상기 피스톤(130)의 전면부에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(133)이 형성되며, 상기 흡입공(133)의 전방에는 상기 흡입공(133)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공된다. 상기 흡입 밸브(135)는 체결부재(136)에 의해 상기 피스톤(130)에 결합될 수 있다.

상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(160a)을 형성하는 토출커버(160) 및 상기 토출커버(160)에 결합되며 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(161, 163)가 제공된다. 상기 토출공간(160a)은 상기 토출커버(160)의 내부 벽에 의하여 구획되는 다수의 공간부가 포함된다. 상기 다수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통될 수 있다.

상기 토출밸브 어셈블리(161, 163)에는, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출커버(160)의 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(161) 및 상기 토출 밸브(161)와 토출커버(160)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링 조립체(163)가 포함된다.

상기 스프링 조립체(163)에는, 밸브 스프링(163a) 및 상기 밸브 스프링(163a)을 상기 토출커버(160)에 지지하기 위한 스프링고정 어셈블리(163b)가 포함된다. 예를 들어, 상기 밸브 스프링(163a)에는, 판 스프링이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 스프링고정 어셈블리(163b)는 사출공정에 의하여 상기 밸브 스프링(163a)에 일체로 사출 성형될 수 있다.

상기 토출 밸브(161)는 상기 밸브 스프링(163a)에 결합되며, 상기 토출 밸브(161)의 후방부 또는 후면은 상기 실린더(120)의 전면에 지지 가능하도록 위치된다. 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면에 지지되면 상기 압축공간(P)은 밀폐된 상태를 유지하며, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면으로부터 이격되면 상기 압축공간(P)은 개방되어, 상기 압축공간(P) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출커버(160)에 결합되며, 상기 압축기(10)의 본체의 일측을 지지하는 지지장치(165)가 더 포함된다. 상기 지지장치(165)는 상기 제 2 쉘 커버(103)에 인접하게 배치되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다.

상세하게는, 상기 지지장치(165)에는, 지지스프링(166)이 포함된다. 또한, 상기 쉘(101)의 내주면에는, 상기 제 2 쉘 커버(103)에 인접하게 설치된 스프링체결부(101a)가 구비될 수 있다. 상기 지지스프링(166)은, 상기 스프링체결부(101a)에 결합될 수 있다. 상기 스프링체결부(101a)와 상기 지지장치(165)가 결합됨으로써, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내측에 안정적으로 지지될 수 있다.

상기 압축 공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축 공간(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축 공간(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대측에 제공될 수 있다.

상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.

한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(163a)이 전방으로 변형하면서 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출커버(160)의 토출공간으로 배출된다. 상기 냉매의 배출이 완료되면, 상기 밸브 스프링(163a)은 상기 토출 밸브(161)에 복원력을 제공하여, 상기 토출 밸브(161)가 닫혀지도록 한다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출 커버(160)에 결합되며 상기 토출 커버(160)의 토출공간(160a)을 유동한 냉매를 배출시키는 커버파이프(162a)가 더 포함된다. 예를 들어, 상기 커버파이프(162a)는 금속재질로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 커버파이프(162a)에 결합되며, 상기 커버파이프(162a)를 유동하는 냉매를 상기 토출 파이프(105)로 전달하는 루프 파이프(162b)가 더 포함된다. 상기 루프 파이프(162b)의 일측부는 상기 커버파이프(162a)에 결합되며, 타측부는 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다.

상기 루프 파이프(162b)는 플렉서블한 재질로 구성되며, 상대적으로 길게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 루프 파이프(162b)는 상기 커버파이프(162a)로부터 상기 쉘(101)의 내주면을 따라 라운드지게 연장되어, 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 루프 파이프(162b)는 감겨진 형상을 가질 수 있다.

상기 모터 어셈블리(140)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(141)와, 상기 아우터 스테이터(141)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(148) 및 상기 아우터 스테이터(141)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(146)이 포함된다.

상기 영구자석(146)은, 상기 아우터 스테이터(141) 및 이너 스테이터(148)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(146)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.

상기 영구자석(146)은 마그넷 프레임(138)에 설치될 수 있다. 상기 마그넷 프레임(138)은 대략 원통 형상을 가지며, 상기 아우터 스테이터(141)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 삽입되도록 배치될 수 있다.

상세하게는, 도 3의 단면도를 기준으로, 상기 마그넷 프레임(138)은 상기 피스톤(130)의 후측에서 반경방향 외측으로 연장되며 전방으로 절곡될 수 있다. 상기 영구자석(146)은 상기 마그넷 프레임(138)의 전방부에 설치될 수 있다. 상기 영구자석(146)이 왕복 운동할 때, 상기 피스톤(130)은 상기 영구자석(146)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.

상기 아우터 스테이터(141)에는, 코일 권선체(141b, 141c, 141d) 및 스테이터 코어(141a)가 포함된다. 상기 코일 권선체(141b, 141c, 141d)에는, 보빈(141b) 및 상기 보빈의 원주 방향으로 권선된 코일(141c)이 포함된다.

그리고, 상기 코일 권선체(141b, 141c, 141d)에는, 상기 코일(141c)에 연결되는 전원선이 상기 아우터 스테이터(141)의 외부로 인출 또는 노출되도록 가이드 하는 단자부(141d)가 더 포함된다. 상기 단자부(141d)는 상기 프레임 플랜지(112)를 관통하여 상기 프레임(110)의 후방에서 전방으로 관통되어 외부로 인출 또는 노출될 수 있다.

상기 스테이터 코어(141a)에는, 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성된 다수의 코어 블럭이 포함된다. 상기 다수의 코어 블럭은, 상기 코일 권선체(141b, 141c)의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

상기 아우터 스테이터(141)의 일측에는 스테이터 커버(149)가 제공된다. 즉, 상기 아우터 스테이터(141)의 일측부는 상기 프레임(110)에 의하여 지지되며, 타측부는 상기 스테이터 커버(149)에 의하여 지지될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임(110)을 체결하기 위한 커버체결부재(149a)가 더 포함된다. 상기 커버체결부재(149a)는, 상기 스테이터 커버(149)를 관통하여 상기 프레임(110)을 향하여 전방으로 연장되며, 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다.

상기 이너 스테이터(148)는 상기 프레임(110)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(148)는 복수 개의 라미네이션이 상기 프레임(110)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.

즉, 상기 프레임 본체(111)의 반경방향 외측에는 상기 이너 스테이터(148)가 결합된다. 그리고, 상기 프레임 본체(111)의 반경방향 외측에 배치되는 상기 이너 스테이터(148), 상기 영구자석(146) 및 상기 아우터 스테이터(141)는 상기 프레임 플랜지(112)보다 축방향으로 후방에 배치된다.

이때, 상기와 같은 리니어 압축기(10)의 구성은 왕복이동되는 구성(이하, 구동 어셈블리)과 이를 쉘 내부에 지지하는 구성(이하, 고정 어셈블리) 중 하나에 해당될 수 있다. 예를 들어, 상기 구동 어셈블리에는, 상기 피스톤(130), 상기 영구자석(146), 상기 마그넷 프레임(138) 및 상기 흡입 머플러(150)가 포함된다.

또한, 상기 고정 어셈블리에는, 상기 프레임(110), 상기 스테이터 커버(149) 등이 포함된다. 특히, 상기 고정 어셈블리는, 상기 구동 어셈블리가 아닌 구성으로 이해될 수 있다. 이와 같은 분류는 전술한 내용에 따른 것으로, 상기 리니어 압축기(10)에 다른 구성이 추가되거나 생략되는 경우 다르게 분류될 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)에는 스프링(200)이 포함된다. 상기 스프링(200)은 상기 구동 어셈블리가 안정적으로 왕복 이동되기 위한 공진스프링으로 이해될 수 있다. 특히, 상기 스프링(200)은 상기 구동 어셈블리의 움직임에 따른 진동 또는 소음 발생을 저감시킬 수 있다.

그에 따라, 상기 스프링(200)은 축방향으로 인장 및 압축되도록 마련된다. 예를 들어, 상기 스프링(200)은 축방향으로 인장 또는 압축되는 코일 스프링(coil spring) 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 상기 스프링(200)은 상기 제 1 쉘 커버(102)와 인접하게 배치된다. 특히, 상기 스프링(200)은 상기 피스톤(130)의 후방에 위치될 수 있다. 즉, 상기 스프링(200)은 상기 구동어셈블리(D)를 축방향 후방에서 지지하는 구조로 이해될 수 있다. 이때, 상기 스프링(200)과 상기 제 1 쉘 커버(102)의 사이에는 별도의 지지장치가 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 스프링(200)은 상기 구동 어셈블리와 상기 고정 어셈블리를 연결한다. 특히, 상기 스프링(200)의 일 단부는 상기 구동 어셈블리와 고정되고, 상기 스프링(200)의 타 단부는 상기 고정 어셈블리와 고정될 수 있다. 따라서, 상기 스프링(200)은 양 단부는 고정(fix)된 상태로 배치된다. 그에 따라, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)에서는, 상기 스프링(200)의 인장력 및 압축력을 모두 사용할 수 있다.

도 3을 참고하면, 상기 스프링(200)의 일 단부는 상기 스테이터 커버(149)에 고정되고, 상기 스프링(200)의 타 단부는 상기 흡입 머플러(150)에 고정된다. 예를 들어, 상기 스프링(200)은 상기 스테이터 커버(149) 및 상기 흡입 머플러(150)에 용접되어 고정될 수 있다.

다만, 이와 같은 결합은 예시적인 것에 불과하다. 정리하면, 상기 스프링(200)은 상기 구동 어셈블리 중 적어도 하나의 구성 및 상기 고정 어셈블리의 적어도 하나의 구성을 연결할 수 있다. 특히, 상기 스프링(200)의 양 단 중 어느 하나는 상기 구동 어셈블리에 고정되고, 다른 하나는 상기 고정 어셈블리에 고정된다.

이와 같은 결합구조에 따른 압축기(10)의 구동을 간략하게 설명한다. 상기 압축기(10)가 구동됨에 따라, 상기 구동 어셈블리가 왕복운동된다. 그에 따라, 상기 구동 어셈블리에 고정된 상기 스프링(200)의 일 단부가 함께 왕복운동된다. 이때, 상기 고정 어셈블리에 고정된 상기 스프링(200)의 타 단부는 소정의 위치에 고정된다.

따라서, 상기 구동 어셈블리가 후방으로 이동되면 상기 스프링(200)의 양 단부가 멀어지며 상기 스프링(200)이 인장된다. 반면, 상기 구동 어셈블리가 전방으로 이동되면 상기 스프링(200)의 양 단부가 가까워지며 상기 스프링(200)이 압축된다. 이와 같이 상기 스프링(200)이 인장 또는 압축됨에 따라, 상기 구동 어셈블리가 탄성지지될 수 있다.

이하, 상기 스프링(200)의 형상에 대하여 자세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 도시한 도면이다. 도 4에서 세로 방향은 축방향이고, 가로 방향은 반경방향에 해당된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스프링(200)은 축방향으로 인장 및 압축되는 코일 스프링(coil spring) 형상으로 구비된다. 즉, 상기 스프링(200)은 상기 피스톤(130)을 포함한 상기 구동 어셈블리를 축방향으로 탄성지지한다. 자세하게는, 상기 스프링(200)은 축방향으로 나선으로 연장된 형태로 마련된다.

상기 스프링(200)은 축방향 길이인 스프링 높이(H)를 갖는다. 상기 스프링 높이(H)는 제 1 평면(P1)과 제 2 평면(P2) 사이의 수직한 길이로 정의될 수 있다. 이때, 상기 제 1 평면(P1) 및 상기 제 2 평면(P2)은 축방향과 수직하게 반경방향으로 연장된 평면에 해당된다. 특히, 상기 제 1 평면(P1)과 상기 제 2 평면(P2)은 축방향으로 서로 이격되고, 상기 제 1 평면(P1)은 상기 제 2 평면(P2)보다 축방향 전방에 위치된다.

또한, 상기 제 1 평면(P1)은 상기 스프링(200)의 축방향 전단부가 위치되는 평면을 의미한다. 그리고, 상기 제 2 평면(P2)은 상기 스프링(200)의 축방향 후단부가 위치되는 평면을 의미한다.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 제 1 평면(P1)은 상기 스테이터 커버(149)의 후면일 수 있다. 또한, 상기 제 2 평면(P2)은 상기 흡입 머플러(150)의 후단부일 수 있다.

이때, 상기 스프링 높이(H)는 인장 및 압축에 의해 변화되는 길이에 해당된다. 예를 들어, 상기 구동 어셈블리가 전방으로 이동되는 경우, 상기 흡입 머플러(150)도 전방으로 이동된다. 그에 따라, 상기 제 2 평면(P2)이 상기 제 1 평면(P1)와 가까워지고, 상기 스프링 높이(H)는 작아진다.

또한, 상기 구동 어셈블리가 후방으로 이동되는 경우, 상기 흡입 머플러(150)도 후방으로 이동된다. 그에 따라, 상기 제 2 평면(P2)이 상기 제 1 평면(P1)와 멀어지고, 상기 스프링 높이(H)는 커진다.

또한, 상기 제 1 평면(P1)은 다른 고정 어셈블리의 일부에 해당될 수 있고, 상기 제 2 평면(P2)은 다른 구동 어셈블리의 일부에 해당될 수 있다. 또한, 상기 제 1 평면(P1)이 구동 어셈블리의 일부에 해당될 수 있고, 상기 제 2 평면(P2)이 고정 어셈블리의 일부에 해당될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 스프링(200)은 축방향으로 나선으로 연장된다. 그에 따라, 상기 스프링(200)은 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성할 수 있다. 이때, 상기 스프링 직경(R)은 나선으로 연장된 상기 스프링(200)의 적어도 일부분만을 고려한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스프링 직경(R)은 상기 스프링(200)의 반경방향 외측을 연장한 선으로 정의될 수 있다. 도면상 좌측선을 제 1 연장선(L1)이라 하고, 우측선을 제 2 연장선(L2)이라 한다. 이때, 상기 제 1 연장선(L1) 및 상기 제 2 연장선(L2)은 원주방향으로 최대거리(180도)로 이격된 것으로 이해될 수 있다.

예를 들어, 상기 스프링(200)이 동일한 스프링 직경(R)으로 축방향으로 연장되는 경우, 상기 제 1 연장선(L1) 및 상기 제 2 연장선(L2)은 축방향으로 연장되어 형성된다. 그에 따라, 상기 제 1 연장선(L1) 및 상기 제 2 연장선(L2)은 서로 평행하게 마련되고, 상기 스프링 직경(R)은 상기 제 1 연장선(L1)과 상기 제 2 연장선(L2)의 수직한 길이에 해당된다.

이때, 상기 스프링 직경(R)의 중심을 스프링 중심이라 하고, 상기 스프링 중심이 축방향으로 연장된 선을 스프링 중심축(C)이라 한다. 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)의 중심축과 상기 스프링 중심축(C)은 일치한다.

상기 압축기(10)의 중심축이란, 상기 압축기(10)의 구성의 중심축으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 원통형으로 마련된 상기 쉘(101), 상기 프레임 본체(111), 상기 실린더 본체(121) 및 상기 피스톤 본체(131)의 중심축에 해당될 수 있다. 이때, 작동 및 설계오차 등에 의한 편심은 고려하지 않는다. 또한, 상기 압축기(10)의 중심축에는 상기 흡입 파이프(104)의 중심축도 포함될 수 있다. 이때, 상기 흡입 파이프(104)의 중심축은 상기 쉘(101)과 결합된 상기 흡입 파이프(104)의 일부분을 의미할 수 있다.

특히, 상기 스프링 중심축(C)은 상기 구동 어셈블리의 왕복 이동 중심축과 일치된다. 그에 따라, 상기 스프링(200)이 상기 구동 어셈블리를 지지함에 있어서, 축방향으로 작용되는 인장 또는 압축력 외에 힘이 발생되는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 측력이 최소화될 수 있으며, 상기 스프링(200)이 상기 구동 어셈블리를 효과적으로 지지할 수 있다.

또한, 측력이 최소화됨에 따라, 상기 피스톤(130)을 지지하는 가스 베어링의 부하가 줄어드는 효과가 있다. 그에 따라, 상기 가스 베어링으로 공급되는 냉매량을 최소화할 수 있으며, 시스템을 유동하는 냉매의 양이 최대화될 수 있다. 즉, 상기 리니어 압축기(10)의 효율이 최대화될 수 있으며 효율적인 운전이 가능하다는 장점이 있다.

더하여, 가스 베어링을 공급되는 유로를 최소화할 수 있어, 상기 프레임(110) 및 상기 실린더(120)의 강성을 보다 확보할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 스프링(200)의 내측에 상기 흡입 머플러(150)가 배치된다. 자세하게는, 상기 스프링(200)은 상기 흡입 머플러(150)를 감싸도록 축방향으로 연장된다. 특히, 상기 스프링(200)은 상기 제 3 머플러(153)의 반경방향 외측에서 나선형으로 연장된다.

따라서, 상기 스프링 직경(R)은 상기 흡입 머플러(150)의 직경보다 크게 마련된다. 더하여, 상기 스프링 직경(R)은 상기 피스톤 플랜지(132) 또는 상기 마그넷 프레임(138)의 직경보다 크게 마련될 수 있다. 즉, 상기 스프링(200)은 비교적 큰 직경을 갖는다.

그에 따라, 상기 스프링(200)의 강성이 증가되고, 왕복운동에 대한 반복하중을 보다 잘 견딜 수 있다. 더하여, 상기 스프링(200)의 지지력 증가에 따라, 상기 구동 어셈블리의 고속운전이 가능할 수 있다.

또한, 상기 스프링(200)이 상기 흡입 머플러(150)를 감싸도록 형성됨에 따라, 상기 압축기(10)의 내부공간을 효과적으로 활용할 수 있다. 특히, 종래의 리니어 압축기에 포함된 리어 커버 등의 구성을 삭제할 수 있어, 상기 압축기(10)의 축방향 길이를 줄일 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 구분하여 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스프링(200)은 복수의 스프링 가닥(pieces of spring)으로 형성된다. 특히, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)의 스프링(200)은 3개의 스프링 가닥(210, 220, 230)으로 형성될 수 있다.

설명의 편의상 스프링 가닥(piece)으로 명칭하였으나, 각 스프링 가닥(210, 220, 230)은 스프링의 일부분(part)이 아닌 완전한 스프링(product)에 해당된다. 다시 말하면, 본 발명의 스프링(200)은 복수의 스프링이 결합되어 형성된 것으로 이해될 수 있다.

이때, 상기 복수의 스프링 가닥(210, 220, 230)은 동일하게 형성된다. 자세하게는, 상기 복수의 스프링 가닥(210, 220, 230)은 동일한 형상(shape) 및 크기(size)로 마련될 수 있다. 즉, 각 스프링 가닥은 동일한 재료 및 동일한 제작과정으로 형성될 수 있다.

설명의 편의상, 각 스프링 가닥을 제 1 스프링 가닥(210), 제 2 스프링 가닥(220) 및 제 3 스프링 가닥(230)으로 구분하여 명칭한다.

또한, 이해의 편의상, 도 5 및 도 6에서는 각 스프링 가닥(210, 220, 230)을 구분하여 도시하였다. 도 5에서는 각 스프링 가닥(210, 220, 230)이 결합되어 하나의 스프링(200)을 형성한 모습을 도시하였다. 도 6에서는 각 스프링 가닥(210, 220, 230)을 분리하여 도시하였다. 이때, 평면에 도시되는 한계로 인해 각 스프링 가닥(210, 220, 230)이 서로 다른 형상으로 보여지나, 입체상에서 모두 동일한 형상에 해당된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 축방향으로 인장 및 압축되는 코일 스프링(coil spring) 형상으로 구비된다. 즉, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 축방향으로 나선으로 연장된 형태로 마련된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 일 측은 상기 구동 어셈블리에, 타 측은 상기 고정 어셈블리에 각각 결합된다. 즉, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 상기 구동 어셈블리 중 적어도 하나의 구성 및 상기 고정 어셈블리의 적어도 하나의 구성을 연결할 수 있다.

예를 들어, 상기 스프링(200)이 상기 스테이터 커버(149) 및 상기 흡입 머플러(150)에 결합되는 경우, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 각각 상기 스테이터 커버(149) 및 상기 흡입 머플러(150)에 결합된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 각각 축방향 길이인 스프링 높이(H)를 갖는다. 특히, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 동일한 스프링 높이(H)를 갖는다.

자세하게는, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 축방향 전방부는 동일평면 상에 배치된다. 즉, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 축방향 전방부는 상기 제 1 평면(P1)에 배치된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 축방향 후방부는 동일평면 상에 배치된다. 즉, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 축방향 후방부는 상기 제 2 평면(P2)에 배치된다.

예를 들어, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 축방향 전방부는 상기 스테이터 커버(149)의 후면에 결합될 수 있다. 또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 축방향 후방부는 상기 흡입 머플러(150)의 후단에 결합될 수 있다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 각각 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성한다. 특히, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 동일한 스프링 직경(R)으로 형성된다.

이때, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 스프링 중심축(C)은 일치한다. 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)을 분리하여 도시한 도 6에서는 각각의 스프링 중심축(C1, C2, C3)을 기재하였다. 그리고, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 각각의 스프링 중심축(C1, C2, C3)이 일치되도록 결합된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 스프링 중심축(C1, C2, C3)은 상기 구동 어셈블리의 왕복이동 중심축과 일치된다. 그에 따라, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)이 상기 구동 어셈블리를 지지함에 있어서, 각 스프링 가닥(210, 220, 230)의 측력이 최소화될 수 있다

이때, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 원주방향으로 서로 다른 각도로 회전되어 배치된다. 이때, 원주방향은 시계방향 또는 반시계방향 중 어느 하나를 의미한다. 또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)은 원주방향으로 동일한 각도로 회전되어 배치된다. 즉, 각 스프링 가닥(210, 220, 230)은 서로 120도 각도로 회전되어 배치된다.

예를 들어, 상기 제 1 스프링 가닥(210)을 중심(0도 또는 360도)으로 할 때, 상기 제 2 스프링 가닥(220)은 상기 제 1 스프링 가닥(210)에서 원주방향으로 120도로 회전되어 배치된다. 또한, 상기 제 3 스프링 가닥(230)은 상기 제 1 스프링 가닥(210)에서 240도 회전되고, 상기 제 2 스프링 가닥(220)에서 120도 회전되어 배치된다.

그에 따라, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 축방향 전방부는 상기 제 1 평면(P1)에 원주방향으로 이격되어 배치된다. 또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(210, 220, 230)의 축방향 후방부는 상기 제 2 평면(P2)에 원주방향으로 이격되어 배치된다.

상기 스프링(200)은 스프링 본체(202) 및 상기 스프링 본체(202)의 양 단부(end portions)으로 구분될 수 있다.

자세하게는, 상기 스프링 본체(202)는 반경방향으로 상기 스프링 직경(R)을 갖는 원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 그에 따라, 상기 스프링 본체(202)는 축방향으로 연장된 나선형상으로 마련될 수 있다. 다시 말하면, 상기 스프링 본체(202)는 반경방향으로 상기 스프링 직경(R)을 형성하는 곡률로 연장된다.

그리고, 상기 스프링 본체(202)의 양 단부는 반경방향으로 상기 스프링 직경(R)과 다른 곡률로 연장된다. 그에 따라, 상기 스프링 본체(202)의 양 단부는 상기 스프링 본체(202)의 반경방향 외측 또는 내측에 배치된다.

이때, 하나의 단부는 상기 제 1 평면(P1)에 배치되고, 다른 하나의 단부는 상기 제 2 평면(P2)에 배치된다. 또한, 하나의 단부는 상기 구동 어셈블리에 결합되고, 다른 하나의 단부는 상기 고정 어셈블리에 결합되는 단부로 구분될 수 있다.

설명의 편의상, 상기 제 1 평면(P1)에 배치되는 단부를 전방 스프링 링크(front spring link, 204)라 하고, 상기 제 2 평면(P2)에 배치되는 단부를 후방 스프링 링크(206)라 한다. 상기 제 1 평면(P1)이 상기 제 2 평면(P2)의 축방향 전방에 배치되기 때문에, 상기 전방 스프링 링크(204)은 상기 후방 스프링 링크(206)의 축방향 전방에 배치된다.

또한, 각 스프링 가닥(210, 220, 230)은 스프링 본체 및 양 단부로 각각 구분된다. 이때, 각 스프링 가닥(210, 220, 230)의 스프링 본체의 길이 및 양 단부의 길이, 구부러진 각도는 동일하다.

자세하게는, 상기 제 1 스프링 가닥(210)은 제 1 스프링 본체(212), 제 1 전방 스프링 링크(214) 및 제 1 후방 스프링 링크(216)로 구분된다. 상기 제 2 스프링 가닥(220)은 상기 제 2 스프링 본체(222), 제 2 전방 스프링 링크(224) 및 제 2 후방 스프링 링크(226)로 구분된다. 상기 제 3 스프링 가닥(230)은 제 3 스프링 본체(232), 제 3 전방 스프링 링크(234) 및 제 3 후방 스프링 링크(236)로 구분된다.

상기 제 1 스프링 가닥(210)을 살펴보면, 상기 제 1 스프링 본체(212)는 상기 대략 하나의 원 및 반원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 그에 따라, 상기 제 1 스프링 본체(212)는 상기 중심축(C)을 기준으로 대략 도면상 우측(이하, 0도에서 180도)에는 축방향으로 이격된 2열로 형성된다.

상기 제 2 스프링 가닥(220)을 살펴보면, 상기 제 2 스프링 본체(222)는 상기 제 1 스프링 본체(212)와 같이 대략 하나의 원 및 반원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 이때, 상기 제 2 스프링 가닥(220)은 상기 제 1 스프링 가닥(210)과 상기 중심축(C)을 기준으로 원주방향으로 120도 회전된 상태로 배치된다.

따라서, 상기 제 2 스프링 본체(222)는 상기 중심축(C)을 기준으로 대략 도면상 120도에서 300도에는 축방향으로 이격된 2열로 형성된다.

상기 제 3 스프링 가닥(230)을 살펴보면, 상기 제 3 스프링 본체(232)는 상기 제 1, 2 스프링 본체(212, 222)와 같이 대략 하나의 원 및 반원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 이때, 상기 제 3 스프링 가닥(230)은 상기 제 1 스프링 가닥(210)과 상기 중심축(C)을 기준으로 원주방향으로 240도 회전된 상태로 배치된다.

따라서, 상기 제 3 스프링 본체(232)는 상기 중심축(C)을 기준으로 대략 도면상 240도에서 420도(60도)에는 축방향으로 이격된 2열로 형성된다.

상기 스프링 가닥(210, 220, 230)이 상기 중심축(C)을 기준으로 결합되어 하나의 스프링(200)이 되는 경우, 상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(212, 222, 232)는 축방향으로 차례로 이격되어 배열된다.

도 5의 좌측부분을 참조하면, 상부에서 하부로 상기 제 2 스프링 본체(222), 상기 제 3 스프링 본체(232), 상기 제 1 스프링 본체(212), 상기 제 2 스프링 본체(222) 및 상기 제 3 스프링 본체(232)가 차례로 배열된다.

특히, 각 스프링 본체(212, 222, 232)는 축방향으로 인접하는 스프링 본체(212, 222, 232)와 동일한 간격으로 이격되어 배열된다. 자세하게는, 축방향으로 동일선상에 배치되는 상기 제 2 스프링 본체(222)의 사이에 상기 제 3 스프링 본체(232) 및 상기 제 1 스프링 본체(212)이 배치된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(212, 222, 232)는 동일한 스프링 직경(R)으로 연장된다. 그에 따라, 상기 스프링 본체(202)는 전체적으로 원통형상으로 형성될 수 있다. 자세하게는, 상기 스프링 중심축(C)을 기준으로 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖고, 스프링 높이(H)만큼 축방향으로 연장된 원통형상에 해당된다.

상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(214, 224, 234)는 상기 제 1 평면(P1)에 원주방향으로 120도씩 이격되어 배치된다. 또한, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(216, 226, 236)는 상기 제 2 평면(P2)에 원주방향으로 120도씩 이격되어 배치된다.

상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(214, 224, 234)는 반경방향 외측으로 구부러지고, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(216, 226, 236)는 반경방향 내측으로 구부러진다. 다르게 말하면, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(214, 224, 234)는 상기 스프링 본체(202)의 반경방향 외측에 위치된다. 그리고, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(216, 226, 236)는 상기 스프링 본체(202)의 반경방향 내측에 위치된다.

이때, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(214, 224, 234) 및 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(216, 226, 236)의 구부러진 각도나 길이는 설계에 따라 다르게 마련될 수 있다. 특히, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(214, 224, 234) 및 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(216, 226, 236)가 결합되는 구성에 따라 다르게 마련될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 스프링은 복수의 스프링 가닥으로 형성될 수 있다. 또한, 스프링은 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 이하, 스프링의 예시적인 형상에 대하여 설명한다. 동일한 내용에 대해서는 전술한 설명을 인용하고, 이해의 편의상 도면부호를 구분하여 기재한다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 구분하여 도시한 도면이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 스프링 가닥(310, 320, 330)으로 형성된 스프링(300)이 구비된다. 상기 스프링(300)은 나선형으로 연장되는 스프링 본체(302) 및 상기 스프링 본체(302)의 양 단부(이하, 전방 스프링 링크 및 후방 스프링 링크, 304, 306)로 구분된다.

상기 복수의 스프링 가닥은 동일한 형상으로 마련되고, 원주방향으로 동일한 간격으로 이격되어 결합된다. 또한, 상기 복수의 스프링 가닥에는, 제 1 스프링 가닥(310), 제 2 스프링 가닥(320) 및 제 3 스프링 가닥(330)이 포함된다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(310, 320, 330)은 원주방향으로 서로 다르게 회전되어 배치된다. 이때, 원주방향은 시계방향 또는 반시계방향 중 어느 하나를 의미한다. 또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(310, 320, 330)은 원주방향으로 동일한 각도로 회전되어 배치된다. 즉, 각 스프링 가닥(310, 320, 330)은 서로 120도 각도로 회전되어 배치된다.

또한, 각 스프링 가닥(310, 320, 330)은 스프링 본체 및 양 단부로 각각 구분된다. 자세하게는, 상기 제 1 스프링 가닥(310)은 제 1 스프링 본체(312), 제 1 전방 스프링 링크(314) 및 제 1 후방 스프링 링크(316)로 구분된다. 상기 제 2 스프링 가닥(320)은 상기 제 2 스프링 본체(322), 제 2 전방 스프링 링크(324) 및 제 2 후방 스프링 링크(326)로 구분된다. 상기 제 3 스프링 가닥(330)은 제 3 스프링 본체(332), 제 3 전방 스프링 링크(334) 및 제 3 후방 스프링 링크(336)로 구분된다.

상기 스프링(300)은 축방향 길이인 스프링 높이(H)를 갖고, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(310, 320, 330)은 각각 동일한 스프링 높이(H)를 갖도록 형성된다. 그에 따라, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(314, 324, 334)는 축방향과 수직한 평면인 제 1 평면(P1)상에 배치되고, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(316, 326, 336)는 축방향과 수직한 평면인 제 2 평면(P2)상에 배치된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(314, 324, 334)는 상기 제 1 평면(P1)에 원주방향으로 120도씩 이격되어 배치된다. 또한, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(316, 326, 336)는 상기 제 2 평면(P2)에 원주방향으로 120도씩 이격되어 배치된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(314, 324, 334)는 반경방향 외측으로 구부러지고, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(316, 326, 336)는 반경방향 내측으로 구부러진다. 이때, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(314, 324, 334) 및 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(316, 326, 336)의 구부러진 각도나 길이는 설계에 따라 다르게 마련될 수 있다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(310, 320, 330)는 각각 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 이때, 상기 스프링 직경(R)의 중심을 스프링 중심이라 하고, 상기 스프링 중심이 축방향으로 연장된 선을 스프링 중심축(C)이라 한다. 상기 스프링 중심축(C)은 상기 피스톤(130)을 포함한 구동 어셈블리의 왕복이동 중심축과 일치된다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(310, 320, 330)의 스프링 중심축(C)은 일치한다. 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(310, 320, 330)을 분리하여 도시한 도 8에서는 각각의 스프링 중심축(C1, C2, C3)을 기재하였다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(312, 322, 332)는 축방향으로 차례로 이격되어 배열된다. 도 7의 좌측부분을 참조하면, 상부에서 하부로 상기 제 2 스프링 본체(322), 상기 제 3 스프링 본체(332), 상기 제 1 스프링 본체(312), 상기 제 2 스프링 본체(322) 및 상기 제 3 스프링 본체(332)가 차례로 배열된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(310, 320, 330)는 축방향으로 상기 스프링 직경(R)이 변화되도록 연장된다. 특히, 상기 스프링 직경(R)은 축방향으로 선혁적으로 변화되도록 마련될 수 있다.

상기 스프링 직경(R)은 상기 스프링(300)의 반경방향 외측을 연장한 선으로 정의될 수 있다. 도면상 좌측선을 제 1 연장선(L1)이라 하고, 우측선을 제 2 연장선(L2)이라 한다. 이때, 상기 제 1 연장선(L1) 및 상기 제 2 연장선(L2)은 원주방향으로 최대거리(180도)로 이격된 것으로 이해될 수 있다.

이때, 상기 제 1 연장선(L1) 및 상기 제 2 연장선(L2)은 축방향에서 일 측으로 기울어진 상태로 연장될 수 있다. 도 7에서는 상기 제 1 연장선(L1) 및 상기 제 2 연장선(L2)이 도면상 상부로 갈수록 중심축(C)으로 가까워지도록 연장된다.

다만, 이는 예시적인 것으로 본 발명의 스프링은 상기 제 1 연장선(L1) 및 상기 제 2 연장선(L2)이 다양한 형태로 기울어지도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 연장선(L1) 및 상기 제 2 연장선(L2)이 도면상 상부로 갈수록 중심축(C)에서 멀어지도록 연장될 수 있다.

이때, 상기 스프링 직경(R)은 상기 제 1 연장선(L1)과 상기 제 2 연장선(L2)이 반경방향으로 이격된 길이에 해당된다. 도 7을 참조하면, 상기 전방 스프링 링크(304)과 인접한 상기 스프링 본체(302)는 제 1 스프링 직경(R1)을 갖는 가상원을 형성하고, 상기 후방 스프링 링크(306)과 인접한 상기 스프링 본체(302)는 제 2 스프링 직경(R2)을 갖는 가장원을 형성한다.

그리고, 상기 제 2 스프링 직경(R2)은 상기 제 1 스프링 직경(R1)보다 작다. 즉, 상기 스프링 본체(302)는 축방향 전방에서 후방으로 스프링 직경이 작아지도록 연장된다.

상기 제 1 스프링 본체(312)를 살펴보면, 대략 하나의 원 및 반원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 특히, 상기 제 1 스프링 본체(312)는 축방향 후방으로 점점 직경(또는 곡률반경, radius of curvature)이 작아지도록 축방향으로 연장될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 1 스프링 본체(312)는 축방향 후방으로 점점 곡률(curvature)이 커지도록 축방항으로 연장될 수 있다.

그에 따라, 상기 제 1 스프링 본체(312)는 상기 중심축(C)을 기준으로 대략 도면상 우측(이하, 0도에서 180도)에는 축방향으로 이격된 2열로 형성된다. 이때, 축방향으로 이격된 부분은, 축방향으로 동일선상에 배치되지 않는다. 자세하게는, 축방향 후방에 인접한 부분은 축방향 전방에 인접한 부분보다 상기 중심축(C)에 가깝게 배치된다.

상기 제 2 스프링 본체(322) 및 상기 제 3 스프링 본체(332)도 상기 제 1 스프링 본체(312)와 같이 대략 하나의 원 및 반원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 그리고, 상기 제 2, 3 스프링 본체(322, 332)는 축방향 후방으로 점점 직경(또는 곡률반경, radius of curvature)이 작아지도록 축방향으로 연장될 수 있다.

이때, 상기 제 2 스프링 가닥(320)은 상기 제 1 스프링 가닥(310)과 상기 중심축(C)을 기준으로 원주방향으로 120도 회전된 상태로 배치된다. 따라서, 상기 제 2 스프링 본체(322)는 상기 중심축(C)을 기준으로 대략 도면상 120도에서 300도에는 축방향으로 이격된 2열로 형성된다.

또한, 상기 제 3 스프링 가닥(330)은 상기 제 1 스프링 가닥(310)과 상기 중심축(C)을 기준으로 원주방향으로 240도 회전된 상태로 배치된다. 따라서, 상기 제 3 스프링 본체(332)는 상기 중심축(C)을 기준으로 대략 도면상 240도에서 420도(60도)에는 축방향으로 이격된 2열로 형성된다.

이때, 상기 제 2 스프링 본체(322) 및 상기 제 3 스프링 본체(332)의 축방향으로 이격된 부분은, 축방향으로 동일선상에 배치되지 않는다. 자세하게는, 축방향 후방에 인접한 부분은 축방향 전방에 인접한 부분보다 상기 중심축(C)에 가깝게 배치된다.

그에 따라, 상기 스프링 본체(302)는 전체적으로 원추(circular cone)형상으로 형성될 수 있다. 자세하게는, 상단이 절삭된 원추형상으로 형성된다. 그에 따라, 상기 스프링 본체(302)는 상기 스프링 중심축(C)을 기준으로 일 단이 반경방향으로 상기 제 1 스프링 직경(R1)을 갖고, 타 단 반경방향으로 상기 제 2 스프링 직경(R2)을 갖는다. 그리고, 스프링 높이(H)만큼 축방향으로 연장되어 형성된다.

다만, 상기 제 1 스프링 직경(R1) 및 상기 제 2 스프링 직경(R2)은 동심원으로 형성된다. 즉, 상기 제 1 스프링 직경(R1) 및 상기 제 2 스프링 직경(R2)의 중심은 동일하고, 이를 축방향으로 연장한 선이 스프링 중심축(C)에 해당된다.

이와 같이 본 발명의 스프링은 축방향을 따라 스프링 직경(R)이 서로 다르게 형성될 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 구분하여 도시한 도면이다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 스프링 가닥(410, 420, 430)으로 형성된 스프링(400)이 구비된다. 상기 스프링(400)은 나선형으로 연장되는 스프링 본체(402) 및 상기 스프링 본체(402)의 양 단부(이하, 전방 스프링 링크 및 후방 스프링 링크, 404, 406)로 구분된다.

상기 복수의 스프링 가닥은 동일한 형상으로 마련되고, 원주방향으로 동일한 간격으로 이격되어 결합된다. 또한, 상기 복수의 스프링 가닥에는, 제 1 스프링 가닥(410), 제 2 스프링 가닥(420) 및 제 3 스프링 가닥(430)이 포함된다. 각 스프링 가닥(410, 420, 430)은 스프링 본체 및 양 단부로 각각 구분된다.

자세하게는, 상기 제 1 스프링 가닥(410)은 제 1 스프링 본체(412), 제 1 전방 스프링 링크(414) 및 제 1 후방 스프링 링크(416)로 구분된다. 상기 제 2 스프링 가닥(420)은 상기 제 2 스프링 본체(422), 제 2 전방 스프링 링크(424) 및 제 2 후방 스프링 링크(426)로 구분된다. 상기 제 3 스프링 가닥(430)은 제 3 스프링 본체(432), 제 3 전방 스프링 링크(434) 및 제 3 후방 스프링 링크(436)로 구분된다.

상기 스프링(400)은 축방향 길이인 스프링 높이(H)를 갖고, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(410, 420, 430)은 각각 동일한 스프링 높이(H)를 갖도록 형성된다. 그에 따라, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(414, 424, 434)는 축방향과 수직한 평면인 제 1 평면(P1)상에 배치되고, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(416, 426, 436)는 축방향과 수직한 평면인 제 2 평면(P2)상에 배치된다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(410, 420, 430)는 각각 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 이때, 상기 스프링 직경(R)의 중심을 스프링 중심이라 하고, 상기 스프링 중심이 축방향으로 연장된 선을 스프링 중심축(C)이라 한다. 상기 스프링 중심축(C)은 상기 피스톤(130)을 포함한 구동 어셈블리의 왕복이동 중심축과 일치된다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(410, 420, 430)의 스프링 중심축(C)은 일치한다. 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(410, 420, 430)을 분리하여 도시한 도 10에서는 각각의 스프링 중심축(C1, C2, C3)을 기재하였다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(410, 420, 430)는 축방향으로 동일한 스프링 직경(R)으로 연장된다. 그에 따라, 상기 스프링 본체(402)는 전체적으로 원통형상으로 형성될 수 있다. 자세하게는, 상기 스프링 중심축(C)을 기준으로 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖고, 스프링 높이(H)만큼 축방향으로 연장된 원통형상에 해당된다.

상기 제 1 스프링 본체(412)을 살펴보면, 대략 하나의 원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 또한, 상기 제 2, 3 스프링 본체(422, 432)도 상기 제 1 스프링 본체(412)와 같이, 대략 하나의 원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 이를 전술한 스프링 본체(202, 302)과 비교하면, 상기 스프링 직경(R)이 같은 경우 상기 스프링(400)의 스프링 높이(H)가 작은 것으로 이해될 수 있다.

상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(414, 424, 434)는 상기 제 1 평면(P1)에 원주방향으로 120도씩 이격되어 배치된다. 또한, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(416, 426, 436)는 상기 제 2 평면(P2)에 원주방향으로 120도씩 이격되어 배치된다.

이때, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(414, 424, 434) 및 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(416, 426, 436)는 반경방향 내측으로 구부러진다. 즉, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(414, 424, 434) 및 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(416, 426, 436)는 모두 상기 스프링 본체(402)의 반경방향 내측에 위치된다.

외측으로 구부러진 단부는 내측으로 구부러진 단부보다 큰 하중을 받을 수 있다. 특히, 외측으로 구부러진 단부는 구부러진 부분에서 집중하중을 받을 수 있다. 그에 따라, 양 단이 모두 내측으로 구부러진 스프링(400)은 전술한 스프링(200, 300)에 비하여 큰 하중을 견딜 수 있다.

따라서, 상기 스프링(400)은 전술한 스프링(200, 300)보다 스프링 높이(H)가 작게 마련될 수 있다. 이때, 스프링 높이는 외력이 작용되지 않는 상태의 길이를 의미한다. 즉, 상기 스프링 높이(H)는 압축기(10)의 설계조건 또는 스프링의 형상에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(414, 424, 434) 및 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(416, 426, 436)의 구부러진 각도나 길이는 설계에 따라 다르게 마련될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 스프링은 양 단이 반경방향 내측으로 구부러지는 형상으로 형성될 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 리니어 압축기의 스프링을 구분하여 도시한 도면이다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 복수의 스프링 가닥(510, 520, 530)으로 형성된 스프링(500)이 구비된다. 상기 스프링(500)은 나선형으로 연장되는 스프링 본체(502) 및 상기 스프링 본체(502)의 양 단부(이하, 전방 스프링 링크 및 후방 스프링 링크, 504, 506)로 구분된다.

상기 복수의 스프링 가닥은 동일한 형상으로 마련되고, 원주방향으로 동일한 간격으로 이격되어 결합된다. 또한, 상기 복수의 스프링 가닥에는, 제 1 스프링 가닥(510), 제 2 스프링 가닥(520) 및 제 3 스프링 가닥(530)이 포함된다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(510, 520, 530)은 원주방향으로 서로 다르게 회전되어 배치된다. 이때, 원주방향은 시계방향 또는 반시계방향 중 어느 하나를 의미한다. 또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(510, 520, 530)은 원주방향으로 동일한 각도로 회전되어 배치된다. 즉, 각 스프링 가닥(510, 520, 530)은 서로 120도 각도로 회전되어 배치된다.

또한, 각 스프링 가닥(510, 520, 530)은 스프링 본체 및 양 단부(전방 스프링 링크 및 후방 스프링 링크)로 각각 구분된다. 자세하게는, 상기 제 1 스프링 가닥(510)은 제 1 스프링 본체(512), 제 1 전방 스프링 링크(514) 및 제 1 후방 스프링 링크(516)로 구분된다. 상기 제 2 스프링 가닥(520)은 상기 제 2 스프링 본체(522), 제 2 전방 스프링 링크(524) 및 제 2 후방 스프링 링크(526)으로 구분된다. 상기 제 3 스프링 가닥(530)은 제 3 스프링 본체(532), 제 3 전방 스프링 링크(534) 및 제 3 후방 스프링 링크(536)로 구분된다.

상기 스프링(500)은 축방향 길이인 스프링 높이(H)를 갖고, 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(510, 520, 530)은 각각 동일한 스프링 높이(H)를 갖도록 형성된다. 그에 따라, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(514, 524, 534)는 축방향과 수직한 평면인 제 1 평면(P1)상에 배치되고, 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(516, 526, 536)는 축방향과 수직한 평면인 제 2 평면(P2)상에 배치된다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(510, 520, 530)는 각각 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 축방향으로 연장된다. 이때, 상기 스프링 직경(R)의 중심을 스프링 중심이라 하고, 상기 스프링 중심이 축방향으로 연장된 선을 스프링 중심축(C)이라 한다. 상기 스프링 중심축(C) 은 상기 피스톤(130)을 포함한 구동 어셈블리의 왕복이동 중심축과 일치된다.

상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(510, 520, 530)의 스프링 중심축(C)은 일치한다. 상기 제 1, 2, 3 스프링 가닥(510, 520, 530)을 분리하여 도시한 도 12에서는 각각의 스프링 중심축(C1, C2, C3)을 기재하였다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(512, 522, 532)는 축방향으로 차례로 이격되어 배열된다. 도 11의 좌측부분을 참조하면, 상부에서 하부로 상기 제 2 스프링 본체(522), 상기 제 3 스프링 본체(532) 및 상기 제 1 스프링 본체(512)가 차례로 배열된다.

또한, 상기 제 1, 2, 3 스프링 본체(510, 520, 530)는 축방향으로 동일한 스프링 직경(R)으로 연장된다. 그에 따라, 상기 스프링 본체(502)는 전체적으로 원통형상으로 형성될 수 있다. 자세하게는, 상기 스프링 중심축(C)을 기준으로 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖고, 스프링 높이(H)만큼 축방향으로 연장된 원통형상에 해당된다.

이때, 상기 제 1, 2, 3 전방 스프링 링크(514, 524, 534) 및 상기 제 1, 2, 3 후방 스프링 링크(516, 526, 536)는 상기 스프링 본체(502)와 동일한 곡률로 연장된다. 다시 말하면, 상기 스프링(500)에는 구부러진 단부가 형성되지 않는다. 따라서, 상기 전방 스프링 링크(504) 및 상기 후방 스프링 링크(506)는 상기 스프링 본체(502)의 일부로 이해될 수 있다.

원주방향으로 연장된 단부는 외측으로 구부러진 단부보다 작은 하중을 받을 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 외측으로 구부러진 단부는 구부러진 부분에서 집중하중을 받을 수 있기 때문이다. 그에 따라, 양 단이 원주방향으로 연장된 스프링(500)은 전술한 스프링(200, 300)에 비하여 큰 하중을 견딜 수 있다.

이때, 상기 스프링(500)은 전술한 스프링(200, 300)보다 스프링 높이(H)가 작게 마련될 수 있다. 이때, 스프링 높이는 외력이 작용되지 않는 상태의 길이를 의미한다. 즉, 상기 스프링 높이(H)는 압축기(10)의 설계조건 또는 스프링의 형상에 따라 달라질 수 있다.

특히, 이와 같은 스프링(500)은 구부러진 단부를 형성할 필요가 없기 때문에 가공성이 향상될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 스프링은 일반적인 코일 스프링 형상으로 형성될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 스프링은 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 도면에 도시된 형상은 예시적인 것으로, 본 발명의 스프링은 다양하게 변형되어 사용될 수 있다.

10 : 리니어 압축기 130 : 피스톤
200, 300, 400, 500 : 스프링
210, 310, 410, 510 : 제 1 스프링 가닥
220, 320, 420, 520 : 제 2 스프링 가닥
230, 330, 430, 530 : 제 3 스프링 가닥
C : 스프링 중심축 P1 : 제 1 평면
P2 : 제 2 평면 H : 스프링 높이
R : 스프링 직경

Claims (20)

1. 축방향으로 연장된 스프링 중심축(C)을 따라 왕복이동되는 피스톤; 및
   상기 피스톤을 축방향으로 탄성지지하는 스프링;이 포함되고,
   상기 스프링에는 복수의 스프링가닥이 포함되고,
   각 스프링 가닥에는,
   상기 스프링 중심축(C)을 중심으로 나선으로 연장되는 스프링 본체;
   상기 스프링 본체의 일 측에서 연장되어 상기 스프링 본체의 일 단부를 형성하는 전방 스프링 링크; 및
   상기 스프링 본체의 타 측에서 연장되어 상기 스프링 본체의 타 단부를 형성하는 후방 스프링 링크;가 포함되고,
   상기 복수의 스프링 가닥의 전방 스프링 링크는 축방향으로 동일한 제 1 평면(P1)상에 배치되고,
   상기 복수의 스프링 가닥의 후방 스프링 링크는 축방향으로 동일한 제 2 평면(P2)상에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수(n개)의 스프링 가닥은 원주방향으로 1/n*360°의 각도로 순차적으로 회전되어 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 스프링 가닥에는 제 1 스프링 가닥, 제 2 스프링 가닥 및 제 3 스프링 가닥이 포함되고,
   상기 제 1 스프링 가닥, 상기 제 2 스프링 가닥 및 상기 제 3 스프링 가닥은 원주방향으로 120도 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 스프링 가닥에는, 제 1 스프링 본체, 제 1 전방 스프링 링크 및 제 1 후방 스프링 링크가 포함되고,
   상기 제 2 스프링 가닥에는, 제 2 스프링 본체, 제 2 전방 스프링 링크 및 제 2 후방 스프링 링크가 포함되고,
   상기 제 3 스프링 가닥에는, 제 3 스프링 본체, 제 3 전방 스프링 링크 및 제 3 후방 스프링 링크가 포함되고,
   상기 제 1 전방 스프링 링크, 상기 제 2 전방 스프링 링크 및 상기 제 3 전방 스프링 링크는 상기 제 1 평면(P1)상에 원주방향으로 120도 이격되어 배치되고,
   상기 제 1 후방 스프링 링크, 상기 제 2 후방 스프링 링크 및 상기 제 3 후방 스프링 링크는 상기 제 2 평면(P2)상에 원주방향으로 120도 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 스프링의 일 측에는, 상기 제 1 스프링 본체, 상기 제 2 스프링 본체 및 상기 제 3 스프링 본체가 축방향으로 차례로 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 스프링 본체는 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 축방향으로 연장되고,
   상기 스프링 직경(R)은 축방향으로 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 전방 스프링 링크는 상기 스프링 본체에서 반경방향 외측으로 구부러져 연장되고,
   상기 후방 스프링 링크는 상기 스프링 본체에서 반경방향 내측으로 구부러져 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 스프링 본체는 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 축방향으로 연장되고,
   상기 스프링 직경(R)은 축방향으로 변화되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
9. 제 8 항에 있어서
   상기 스프링 직경(R)은 축방향으로 선형적으로 변화되고,
   상기 전방 스프링 링크와 인접한 상기 스프링 본체는 제 1 스프링 직경(R1)을 갖는 가상원을 형성하고,
   상기 후방 스프링 링크와 인접한 상기 스프링 본체는 상기 제 1 스프링 직경(R1)보다 작은 제 2 스프링 직경(R2)을 갖는 가상원을 형성하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방 스프링 링크 및 상기 후방 스프링 링크는 상기 스프링 본체에서 반경방향 내측으로 구부러져 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 본체, 상기 전방 스프링 링크 및 상기 후방 스프링 링크는 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링 가닥은 동일한 형상 및 크기로 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 및 상기 스프링이 수용되는 쉘; 및
    상기 쉘의 내부로 냉매가 유입되도록, 상기 스프링 중심축(C)을 따라 상기 쉘에 배치되는 흡입파이프;가 더 포함되는 리니어 압축기
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스프링 본체는 상기 스프링 중심축(C)을 중심으로 하고 반경방향으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전방 스프링 링크 및 상기 후방 스프링 링크 중 적어도 어느 하나는 상기 스프링 본체에서 상기 스프링 중심축(C)을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
16. 흡입파이프가 결합되는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 배치되어 압축공간을 형성하는 실린더;
    상기 압축공간의 냉매를 압축하도록, 상기 실린더의 내부에 왕복 운동가능하게 수용되며, 축방향으로 연장된 스프링 중심축(C)을 따라 왕복이동되는 피스톤;
    상기 흡입파이프를 통해 흡입된 냉매를 유동시켜 상기 압축공간으로 제공하는 흡입 머플러; 및
    상기 피스톤을 탄성지지하고, 상기 흡입 머플러의 외주면을 감싸도록 상기 흡입 머플러의 외측에 배치되는 스프링;이 포함되고,
    상기 스프링에는 복수의 스프링가닥이 포함되고,
    각 스프링 가닥에는,
    상기 스프링 중심축(C)을 중심으로 스프링 직경(R)을 갖는 가상원을 형성하며 상기 스프링 중심축(C)을 따라 연장되는 스프링 본체가 포함되는 리니어 압축기.
17. 삭제
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 스프링에는,
    상기 스프링 본체의 일 측에서 연장되어 상기 스프링 본체의 일 단부를 형성하는 전방 스프링 링크; 및
    상기 스프링 본체의 타 측에서 연장되어 상기 스프링 본체의 타 단부를 형성하는 후방 스프링 링크가 포함되고,
    상기 전방 스프링 링크 및 상기 후방 스프링 링크 중 적어도 어느 하나는 상기 스프링 중심축(C)을 향해 상기 스프링 본체에서 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
19. 제 16 항에 있어서,
    상기 흡입 머플러의 적어도 일부는, 상기 스프링 본체의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
20. 제 16 항에 있어서,
    상기 흡입 머플러에는,
    상기 피스톤의 내부에 수용되는 제 1 머플러;
    상기 제 1 머플러의 후측에 결합되는 제 2 머플러; 및
    상기 제 2 머플러를 내부에 수용하며, 상기 피스톤의 후측에 결합되는 제 3 머플러;가 포함되고,
    상기 스프링은 상기 제 3 머플러의 외주면을 감싸도록 상기 제 3 머플러의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
    
    
    

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