KR102217339B1 - 리니어 압축기 및 이를 포함하는 냉장고 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기는, 냉매가 유입되는 흡입부 및 냉매가 토출되는 토출부와 각각 결합되는 압축기 케이싱, 압축기 케이싱 내부에 장착되며, 압축기 케이싱의 축 방향을 따른 피스톤의 직선 왕복 운동에 따라 흡입부에서 흡입된 냉매를 압축시켜 토출부로 토출시키는 압축기 본체 및 축 방향에 따른 압축기 본체의 양단부에 구비되며, 축 방향에 수직하게 압축기 케이싱에 장착되는 본체 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 압축기 및 이를 포함하는 냉장고{LINEAR COMPRESSOR AND REFRIGERATOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 리니어 압축기 및 이를 포함하는 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 및 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 및 토출되는 압축공간이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary Compressor) 및 선회 스크롤(Orbiting Scroll)과 고정 스크롤(Fixed Scroll) 사이에 작동가스가 흡입 및 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll Compressor)로 구분될 수 있다.
최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
종래 리니어 압축기는 국내 등록번호 제10-1307688호에 개시되어 있다. 종래 리니어 압축기는 밀폐된 압축기 케이싱 및 압축기 케이싱 내부에서 장착되며 피스톤, 실린더 및 리니어 모터 등 압축기의 각종 부품들을 포함하는 압축기 본체로 이루어진다. 이러한 종래 리니어 압축기는 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 구성된다. 또한, 리니어 모터는 이너 스테이터 및 아우터 스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 구성되며, 영구자석은 영구자석과 이너(또는 아우터) 스테이터 간의 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하도록 구동된다. 그리고, 상기 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라, 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.
종래 리니어 압축기에는 압축기 케이싱 내에서 압축기 본체를 지지하기 위해 4개의 코일 스프링으로 이루어진 본체 지지부가 마련된다. 이러한 4개의 코일 스프링은 압축기 본체에 결합되어 압축기 케이싱의 축 방향에 수직한 저부에 장착된다. 본체 지지부의 경우, 진동 절연을 위해, 압축기 케이싱의 축 방향으로서, 압축기 본체의 운동 방향에 따른 강성, 즉, 종강성이 작을수록 좋다. 반대로, 압축기 케이싱과 압축기 본체 사이의 충돌 방지를 위해, 압축기 케이싱의 축 방향의 수직 방향에 따른 강성, 즉, 횡강성은 클수록 좋다. 결국, 리니에 압축기에서는 작은 종강성과 큰 횡강성을 갖는 본체 지지부를 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 최근의 슬림화 트렌드에 따라 이러한 리니어 압축기는 보다 더 슬림하게 제조되는 추세이다. 그러나, 종래 리니어 압축기는, 종강성과 횡강성이 서로 비례 관계에 있는 코일 스프링의 일반적인 특성으로 인해, 압축기 케이싱과 압축기 본체의 충돌 방지를 위해, 압축기 케이싱 내에서 압축기 본체를 압축기 케이싱의 내벽으로부터 소정 거리 이상(일반적으로, 10mm 이상)으로 이격되도록 장착한다.
이에 따라, 종래 리니어 압축기에서는 전술한 이격 거리 확보를 위해 압축기 케이싱의 크기가 상대적으로 커지는 문제가 있다. 또한, 종래 리니어 압축기에서는 압축기 케이싱의 저부에 장착되는 본체 지지부를 이루는 4개의 코일 스프링으로 인해, 압축기 케이싱 내에 본체 지지부 장착을 위한 추가적인 공간이 요구된다. 이 또한 압축기 케이싱의 크기를 커지게 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 슬림화 트렌드에 따른 보다 더 슬림한 리니어 압축기 및 이를 포함하는 냉장고를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기는, 냉매가 유입되는 흡입부 및 상기 냉매가 토출되는 토출부와 각각 연결되는 압축기 케이싱; 상기 압축기 케이싱 내부에 장착되며, 상기 압축기 케이싱의 축 방향을 따른 피스톤의 직선 왕복 운동에 따라 상기 흡입부에서 흡입된 냉매를 압축시켜 상기 토출부로 토출시키는 압축기 본체; 및 상기 축 방향에 따른 상기 압축기 본체의 양단부에 구비되는 본체 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
상기 본체 지지부는, 상기 압축기 본체의 일측에 구비되는 제1 지지부재; 및 상기 압축기 본체의 타측에 구비되는 제2 지지부재;를 포함할 수 있다.
상기 제1 지지부재의 일단부 및 제2 지지부재의 일단부는 상기 압축기 케이싱의 일측 내벽에 장착되며, 상기 제1 지지부재의 타단부 및 제2 지지부재의 타단부는 상기 압축기 케이싱의 타측 내벽에 장착될 수 있다.
상기 압축기 케이싱은, 상기 압축기 본체를 수용하는 원통 형상의 베이스 쉘; 상기 베이스 쉘의 일측에 장착되며, 상기 흡입부와 결합되는 제1 커버; 및 상기 베이스 쉘의 타측에 장착되며, 상기 토출부와 결합되는 제2 커버;를 포함하며, 상기 제1 지지부재 및 제2 지지부재는 상기 베이스 쉘의 내벽에 고정될 수 있다.
상기 제1 지지부재는 상기 베이스 쉘과 상기 제1 커버 사이에 끼워질 수 있다.
상기 제2 지지부재는 상기 베이스 쉘과 상기 제2 커버 사이에 끼워질 수 있다.
상기 압축기 본체는 상기 흡입부와 마주보게 배치되는 백 커버;를 포함하며, 상기 제1 지지부재는 상기 백 커버에 결합될 수 있다.
상기 제1 지지부재는 상기 백 커버에 고무 압입되거나 또는 스크류 결합될 수 있다.
상기 압축기 본체는 상기 토출부와 연결되는 토출 커버;를 포함하며, 상기 제2 지지부재는 상기 토출 커버에 결합될 수 있다.
상기 제2 지지부재는 상기 토출 커버에 고무 압입되거나 또는 스크류 결합될 수 있다.
상기 본체 지지부는 판 스프링일 수 있다.
상기 본체 지지부에는 상기 압축기 본체와 결합되는 본체 결합홈이 형성되며, 상기 본체 결합홈에는 상기 본체 지지부의 회전을 방지하기 위한 회전 방지부가 형성될 수 있다.
상기 본체 지지부에는 상기 본체 지지부의 둘레 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 탄성 슬릿이 형성될 수 있다.
상기 본체 지지부에는 상기 압축기 본체의 각종 부품들과의 간섭을 방지하기 위한 간섭 방지부가 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고는, 전술한 실시예에 따른 리니어 압축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 슬림화 트렌드에 따른 보다 더 슬림한 리니어 압축기 및 이를 포함하는 냉장고를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 냉장고의 드라이어의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 냉장고의 리니어 압축기의 단면도이다.
도 4는 도 3의 리니어 압축기의 본체 지지부의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본체 지지부의 평면도이다.
도 6 및 도 7은 도 3의 리니어 압축기의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(1)는, 냉동 사이클을 구동하기 위한 다수의 장치를 포함한다.
상세히, 냉장고(1)는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(10)와, 압축기(10)에서 압축된 냉매를 응축시키는 응축기(20)와, 응축기(20)에서 응축된 냉매 중 수분, 이물 또는 유분을 제거하기 위한 드라이어(30)와, 드라이어(30)를 통과한 냉매를 감압하기 위한 팽창장치(40) 및 팽창장치(40)에서 감압된 냉매를 증발하기 위한 증발기(50)를 포함한다.
냉장고(1)는, 응축기(20)를 향하여 공기를 불어주기 위한 응축팬(25) 및 증발기(50)를 향하여 공기를 불어주기 위한 증발팬(55)을 더 포함한다.
압축기(10)는, 피스톤이 모터에 직접 연결되어 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 리니어 압축기를 포함한다. 이하, 본 실시예에서의 압축기(10)는 리니어 압축기인 것으로 한정하며, 이러한 리니어 압축기(10)에 대해서는 하기 도 3 내지 도 7에서 자세히 설명한다.
팽창장치(30)는, 직경이 상대적으로 작은 캐필러리 튜브(Capillary Tube)를 포함한다. 드라이어(30)에는, 응축기(20)에서 응축된 액 냉매가 유입될 수 있다. 물론, 액 냉매는 일부의 기상 냉매가 포함될 수 있다. 드라이어(30)에는, 유입된 액 냉매를 필터링 하기 위한 필터 장치가 구비될 수 있다.
도 2는 도 1의 냉장고의 드라이어의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 드라이어(30)는, 냉매의 유동공간을 형성하는 드라이어 본체(70), 드라이어 본체(70)의 일측에 제공되어 냉매의 유입을 가이드 하는 냉매 유입부(80) 및 드라이어 본체(70)의 타측에 제공되어 냉매의 배출을 가이드 하는 냉매 배출부(80)를 포함한다.
일례로, 드라이어 본체(70)는 긴 원통 형상을 가질 수 있다.
드라이어 본체(70)의 내부에는, 드라이어 필터(72, 74, 76)가 설치된다.
상세히, 드라이어 필터(72, 74, 76)는, 냉매 유입부(80)측 내부에 제공되는 제1 드라이어 필터(72)와, 제1 드라이어 필터(72)로부터 이격되어 냉매 배출부(80)측 내부에 제공되는 제3 드라이어 필터(76) 및 제1 드라이어 필터(72)와 제3 드라이어 필터(76)의 사이에 제공되는 제2 드라이어 필터(74)로 이루어진다.
제1 드라이어 필터(72)는 냉매 유입부(80)의 내측에 인접하여, 즉 냉매 배출부(90)보다 냉매 유입부(80)에 더 가까운 위치에 설치된다.
제1 드라이어 필터(72)는 대략 반구 형상을 가지며, 제1 드라이어 필터(72)의 외주면은 드라이어 본체(70)의 내주면에 결합될 수 있다. 제1 드라이어 필터(72)에는, 냉매의 유동을 가이드 하는 다수의 관통공(73)이 형성된다. 부피가 큰 이물은 제1 드라이어 필터(72)에 의하여 필터링될 수 있다.
제2 드라이어 필터(74)에는, 다수의 흡착제(75)가 포함된다. 흡착제(75)는 소정 크기의 알갱이로서 분자체((Molecular Sieve)인 것으로 이해되며, 소정 크기는 약 5~10mm로 형성된다.
흡착제(75)에는 다수의 구멍이 형성되며, 다수의 구멍은 유분의 크기(약 10Å)와 유사한 크기로 형성되며, 수분의 크기(약 2.8~3.2Å) 및 냉매의 크기(R134a의 경우 4.0Å, R600a의 경우 4.3Å)보다는 크게 형성될 수 있다.
여기서, "유분"이라 함은 냉동 사이클의 구성을 제작 또는 가공할 때 투입되는 가공유 또는 절삭유로서 이해된다.
제1 드라이어 필터(72)를 통과한 냉매와 수분은 흡착제(75)를 지나면서 다수의 구멍에 쉽게 유입될 수도 있지만 쉽게 배출되기도 한다. 따라서, 냉매와 수분은 흡착제(75)에 쉽게 흡착되지 않는다.
그러나, 유분은 다수의 구멍에 한번 유입되면 쉽게 배출되지 못함으로써, 흡착제(75)에 흡착된 상태를 유지하게 된다.
일례로, 흡착제(75)에는, BASF 13X 분자체(Molecular Sieve)가 포함된다. BASF 13X 분자체(Molecular Sieve)에 형성된 구멍의 크기는 약 10Å(1nm)이며, 화학식은 Na2OㆍAl2O3ㆍmSiO2ㆍnH20(m≤2.35)로 형성된다.
냉매 중 포함된 유분은 제2 드라이어 필터(74)를 거치면서, 다수의 흡착제(75)에 흡착될 수 있다.
다른 실시예를 제안한다.
제2 드라이어 필터(74)에는, 알갱이 형상의 다수의 흡착제를 대신하여, 유분의 흡착이 가능한 유흡착포 또는 부직포 형태의 흡착제가 구비될 수 있다.
제3 드라이어 필터(76)는, 드라이어 본체(70)의 내주면에 결합되는 결합부(77) 및 결합부(77)로부터 냉매 배출부(90) 방향으로 연장되는 메쉬부(78)를 포함한다. 제3 드라이어 필터(76)를 메쉬 필터라 이름할 수 있다.
메쉬부(78)에 의하여, 냉매 중 포함된 미세한 크기의 이물이 필터링 될 수 있다.
한편, 제1 드라이어 필터(72)와 제3 드라이어 필터(76)는, 다수의 흡착제(75)가 드라이어 본체(70)의 내부에 위치될 수 있도록 하는 서포터의 역할을 수행한다. 즉, 제1 및 제3 드라이어 필터(72, 76)에 의하여, 다수의 흡착제(75)는 드라이어(20)로부터 배출되는 것이 제한된다.
이와 같이, 드라이어(20)에 필터를 구비함으로써 냉매 중에 포함된 이물 또는 유분을 제거할 수 있고, 이에 따라 가스 베어링으로 작용할 냉매의 신뢰성이 향상될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기(10)에 대해 자세히 설명한다.
도 3은 도 1의 냉장고의 리니어 압축기의 단면도이며, 도 4는 도 3의 리니어 압축기의 본체 지지부의 평면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 본체 지지부의 평면도이며, 도 6 및 도 7은 도 3의 리니어 압축기의 주요부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 리니어 압축기(10)는, 흡입부(100), 토출부(200), 압축기 케이싱(300), 압축기 본체(400) 및 본체 지지부(500)를 포함한다.
흡입부(100)는 압축기 본체(400)로 냉매를 유입시키며, 후술하는 압축기 케이싱(300)의 제1 커버(340)를 관통하여 장착된다.
토출부(200)는 압축기 본체(400)로부터 압축된 냉매를 배출하며, 후술하는 압축기 케이싱(300)의 제2 커버(360)를 관통하여 장착된다.
압축기 케이싱(200)은 압축기 본체(400)를 수용하는 것으로서, 베이스 쉘(320), 제1 커버(340) 및 제2 커버(360)를 포함한다.
베이스 쉘(320)은 압축기 본체(400)를 내부에 수용한다. 베이스 쉘(320)은 대략 원통 형상을 가지며, 리니어 압축기(10)의 외관, 구체적으로, 리니어 압축기(10)의 측면 외관을 형성한다. 베이스 쉘(320)은 2T의 두께를 가질 수 있다.
제1 커버(340)는 베이스 쉘(320)의 일측에 장착된다. 본 실시예에서는 베이스 쉘(320)의 우측에 장착된다. 제1 커버(340)에는 냉매를 압축기 본체(400) 내로 유입시킬 수 있게 흡입부(100)가 관통 장착된다.
제2 커버(360)는 베이스 쉘(320)의 타측에 장착된다. 본 실시예에서는 제1 커버(340)의 맞은 편인 베이스 쉘(320)의 좌측에 장착된다. 제2 커버(360)에는 압축된 냉매를 토출시킬 수 있게 토출부(200)가 관통 장착된다.
압축기 본체(400)는 흡입부(100)로부터 유입된 냉매를 압축시켜 압축된 냉매를 토출부(200)를 통해 배출시키며, 베이스 쉘(320)의 내부에 제공되는 실린더(420)와, 실린더(420)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(430) 및 피스톤(430)에 구동력을 부여하는 리니어 모터로서 모터 어셈블리(440)를 포함한다.
또한, 압축기 본체(400)는, 흡입 머플러(450)를 포함한다. 흡입부(100)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(450)를 거쳐 피스톤(430)의 내부로 유동한다. 냉매가 흡입 머플러(450)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다. 흡입 머플러(450)는, 제1 머플러(451)와 제2 머플러(453)가 결합되어 구성된다. 흡입 머플러(450)의 적어도 일부분은 피스톤(430)의 내부에 위치된다.
피스톤(430)은, 대략 원통형상의 피스톤 본체(431) 및 피스톤 본체(431)로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지부(432)를 포함한다. 피스톤 본체(431)는 실린더(420)의 내부에서 왕복 운동하며, 피스톤 플랜지부(432)는 실린더(420)의 외측에서 왕복 운동할 수 있다.
피스톤(430)은 비자성체인 알루미늄 소재(알루미늄 또는 알루미늄 합금)로 구성될 수 있다. 피스톤(430)이 알루미늄 소재로 구성됨으로써, 모터 어셈블리(440)에서 발생된 자속이 피스톤(430)에 전달되어 피스톤(430)의 외부로 누설되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 피스톤(430)은 단조 방법에 의하여 형성될 수 있다.
한편, 실린더(420)는 비자성체인 알루미늄 소재(알루미늄 또는 알루미늄 합금)로 구성될 수 있다. 그리고, 실린더(420)와 피스톤(430)의 소재 구성비, 즉 종류 및 성분비는 동일할 수 있다.
실린더(420)가 알루미늄 소재로 구성됨으로써, 모터 어셈블리(440)에서 발생된 자속이 실린더(420)에 전달되어 실린더(420)의 외부로 누설되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 실린더(420)는 압출봉 가공방법에 의하여 형성될 수 있다.
그리고, 피스톤(430)과 실린더(420)가 동일한 소재(알루미늄)로 구성됨으로써 열팽창 계수가 서로 같게 된다. 리니어 압축기(10)의 운전간, 압축기 케이싱(300) 내부는 고온(약 100℃)의 환경이 조성되는데, 피스톤(430)과 실린더(420)의 열팽창 계수가 동일하므로, 피스톤(430)과 실린더(420)는 동일한 양만큼 열변형 될 수 있다.
결국, 피스톤(430)과 실린더(420)가 서로 다른 크기 또는 방향으로 열변형 됨으로써, 피스톤(430)과의 운동간에 실린더(420)와 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
실린더(420)는, 흡입 머플러(450)의 적어도 일부분과, 피스톤(430)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다.
실린더(420)의 내부에는, 피스톤(430)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 피스톤(430)의 전방부에는, 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(433)이 형성되며, 흡입공(433)의 전방에는 흡입공(433)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(435)가 제공된다. 흡입 밸브(435)의 대략 중심부에는, 소정의 체결부재가 결합되는 체결공이 형성된다.
압축 공간(P)의 전방에는, 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간 또는 토출 유로를 형성하는 토출 커버(460) 및 토출 커버(460)에 결합되며 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(461, 462, 463)가 제공된다.
토출밸브 어셈블리(461, 462, 463)는, 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 토출 커버(460)의 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(461)와, 토출 밸브(461)와 토출 커버(460)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(462) 및 밸브 스프링(462)의 변형량을 제한하는 스토퍼(463)를 포함한다. 여기서, 압축 공간(P)은 흡입 밸브(435)와 토출 밸브(461)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다.
한편, "축 방향"이라 함은, 피스톤(530)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 3에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, "축 방향" 중에서, 흡입부(100)로부터 토출부(200)를 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다. 반면에, "반경 방향"이라 함은 피스톤(430)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 3의 세로 방향으로 이해될 수 있다.
스토퍼(463)는 토출 커버(460)에 안착되고, 밸브 스프링(462)은 스토퍼(463)의 후방에 안착될 수 있다. 그리고, 토출 밸브(461)는 밸브 스프링(462)에 결합되며, 토출 밸브(461)의 후방부 또는 후면은 실린더(420)의 전면에 지지되도록 위치된다.
밸브 스프링(462)은, 일례로 판 스프링(Plate Spring)을 포함할 수 있다.
흡입 밸브(435)는 압축 공간(P)의 일측에 형성되고, 토출 밸브(461)는 압축 공간(P)의 타측, 즉 흡입 밸브(435)의 반대측에 제공될 수 있다.
피스톤(430)이 실린더(420)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 압축공간(P)의 압력이 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 흡입 밸브(435)가 개방되어 냉매는 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 압축공간(P)의 압력이 흡입압력 이상이 되면 흡입 밸브(435)가 닫힌 상태에서 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.
한편, 압축공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면, 밸브 스프링(462)이 변형하여 토출 밸브(461)를 개방시키고, 냉매는 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출 커버(460)의 토출공간으로 배출된다.
그리고, 토출 커버(460)의 토출 공간을 유동하는 냉매는 루프 파이프(465)로 유입된다. 루프 파이프(465)는 토출 커버(460)에 결합되어 토출부(200)로 연장되며, 토출 공간의 압축 냉매를 토출부(200)로 가이드 한다. 일례로, 루프 파이프(465)는 소정 방향으로 감겨진 형상을 가지고 라운드지게 연장되며, 상기 토출부(200)에 결합된다.
압축기 본체(400)는 프레임(410)을 더 포함한다. 프레임(410)은 실린더(420)를 고정시키는 구성으로서, 별도의 체결부재에 의하여 실린더(420)에 체결될 수 있다. 프레임(410)은 실린더(420)를 둘러싸도록 배치된다. 즉, 실린더(420)는 프레임(410)의 내측에 수용되도록 위치될 수 있다. 그리고, 토출 커버(460)는 프레임(410)의 전면에 결합될 수 있다.
한편, 개방된 토출 밸브(461)를 통하여 배출된 고압의 가스 냉매 중 적어도 일부의 가스 냉매는 실린더(420)와 프레임(410)이 결합된 부분의 공간을 통하여 실린더(420)의 외주면 측으로 유동될 수 있다.
그리고, 냉매는 실린더(420)에 형성된 가스 유입부 및 노즐부를 통하여 실린더(420)의 내부로 유입된다. 유입된 냉매는 피스톤(430)과 실린더(420) 사이의 공간으로 유동되어 피스톤(430)의 외주면이 실린더(420)의 내주면으로부터 이격되도록 한다. 따라서, 유입된 냉매는 피스톤(430)의 왕복 운동간 실린더(420)와의 마찰을 감소시키는 "가스 베어링"으로서 기능할 수 있다.
모터 어셈블리(440)는, 프레임(410)에 고정되어 실린더(420)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(441, 443, 445)와, 아우터 스테이터(441, 443, 445)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(448) 및 아우터 스테이터(441, 443, 445)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(446)을 포함한다.
영구자석(446)은, 아우터 스테이터(441, 443, 445) 및 이너 스테이터(448)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 영구자석(446)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.
영구자석(446)은 연결부재(438)에 의하여 피스톤(430)에 결합될 수 있다. 상세히, 연결부재(438)는 피스톤 플랜지부(432)에 결합되어 영구자석(446)을 향하여 절곡하여 연장될 수 있다. 영구자석(446)이 왕복 운동함에 따라, 피스톤(430)은 영구자석(446)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
그리고, 모터 어셈블리(440)는, 영구자석(446)을 연결부재(438)에 고정하기 위한 고정부재(447)를 더 포함한다. 고정부재(447)에는, 유리 섬유 또는 탄소 섬유와 수지(resin)가 혼합되어 구성될 수 있다. 고정부재(447)는 영구자석(446)의 외측을 감싸도록 제공되어, 영구자석(446)과 연결부재(438)의 결합상태를 견고하게 유지시킬 수 있다.
아우터 스테이터(441, 443, 445)는, 코일 권선체(443, 445) 및 스테이터 코어(441)를 포함한다.
코일 권선체(443, 445)는, 보빈(443) 및 보빈(443)의 원주 방향으로 권선된 코일(445)을 포함한다. 코일(445)의 단면은 다각형 형상을 가질 수 있으며, 일례로 육각형의 형상을 가질 수 있다.
스테이터 코어(441)는 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성되며, 코일 권선체(443, 445)를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
아우터 스테이터(441, 443, 445)의 일측에는 스테이터 커버(449)가 제공된다. 아우터 스테이터(441, 443, 445)의 일측부는 프레임(410)에 의하여 지지되며, 타측부는 스테이터 커버(449)에 의하여 지지될 수 있다.
이너 스테이터(448)는 실린더(420)의 외주에 고정된다. 그리고, 이너 스테이터(448)는 복수 개의 라미네이션이 실린더(420)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.
압축기 본체(400)는, 피스톤(430)을 지지하는 서포터(437) 및 서포터(437)에 스프링 결합되는 백 커버(470)를 더 포함한다.
서포터(437)는 소정의 체결부재에 의하여, 피스톤 플랜지부(432) 및 연결부재(438)에 결합된다.
백 커버(470)의 전방에는, 흡입 가이드부(455)가 결합된다. 흡입 가이드부(455)는 흡입부(100)를 통하여 흡입된 냉매를 흡입 머플러(450)에 유입되도록 안내한다.
압축기 본체(400)는, 피스톤(430)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 스프링(476)을 포함한다.
복수의 스프링(476)에는, 서포터(437)와 스테이터 커버(449)의 사이에 지지되는 제1 스프링(미도시) 및 서포터(437)와 백 커버(470)의 사이에 지지되는 제2 스프링(미도시)을 포함한다.
본체 지지부(500)는 압축기 케이싱(300) 내에서 압축기 본체(400)를 지지하기 위한 것으로서, 압축기 케이싱(300)의 축 방향을 따른 압축기 본체(400)의 양단부에 구비된다. 본체 지지부(500)는 압축기 본체(400)의 양단부에서 각각 축 방향에 수직하게 압축기 케이싱(300)에 장착된다.
본체 지지부(500)는 도 4에 개시된 바와 같이 판 스프링일 수 있다. 판 스프링은 압축기 본체(400)의 축 방향에 수직하게 장착될 경우, 판 스프링의 특성상 큰 횡강성(압축기 케이싱의 축 방향에 수직한 방향에 따른 강성)과 작은 종강성(압축기 본체의 운동 방향에 따른 강성)을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 본체 지지부(500)는 효과적인 진동 절연을 구현하며, 압축기 케이싱(300)과 압축기 본체(400) 사이의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
이러한 본체 지지부(500)는 본체 결합홈(502), 탄성 슬릿(504, 506, 508) 및 간섭 방지부(509)를 포함한다.
본체 결합홈(502)은 본체 지지부(500)를 압축기 본체(400)에 결합시키기 위한 것으로서, 압축기 본체(400)의 양단부에 각각 연결된다. 본체 지지부(500)는 본체 결합홈(502)에 장착되는 고무 패킹부재(600)를 통한 고무 압입을 통해 압축기 본체(400)에 양단부에 각각 장착될 수 있다.
본체 결합홈(502)에는 회전 방지부(503)가 형성된다. 회전 방지부(503)는 본체 결합홈(502)의 적어도 일측(본 실시예에서는 본체 결합홈(502)의 상하측)에 직선 형태의 단면을 갖도록 형성된다. 본체 지지부(500)는 압축기 본체(400)에 장착 후, 압축기 본체(400)의 축 방향을 따라 회전될 수 있다. 이러한 본체 지지부(500)의 회전은 압축기 본체(400)의 지지를 방해하는 요소로 작용할 수 있다. 본 실시예에서는 직선 형태의 단면을 갖는 회전 방지부(503)의 구조를 통해 추후 발생될 수 있는 본체 지지부(500)의 의도치 않은 회전을 방지할 수 있다.
탄성 슬릿(504, 506, 508)은, 압축기 본체(400)의 축 방향을 따른 본체 지지부(500)의 탄성 변형을 가이드한다. 이러한 탄성 슬릿(504, 506, 508)은 제1 탄성 슬릿(504), 제2 탄성 슬릿(506) 및 제3 탄성 슬릿(508)을 포함한다.
제1 내지 제3 탄성 슬릿(504, 506, 508)은 각각, 본체 지지부(500)의 둘레 방향을 따라 소정 길이를 갖도록 형성되며, 서로 소정 거리 이격 배치된다. 이러한 제1 내지 제3 탄성 슬릿(504, 506, 508)은 본체 결합홈(502)을 중심으로 대칭되게 마련된다. 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내지 제3 탄성 슬릿(504, 506, 508)의 배치 형태는 본체 지지부(500)의 최적화된 탄성 변형이 가능한 기타 다른 형상이나 배치도 가질 수 있다. 아울러, 설계에 따라 최적화된 탄성 변형이 가능하다면, 본 실시예와 달리 네 개 이상의 탄성 슬릿이 구비되는 것도 가능하며 두 개 이하의 탄성 슬릿이 마련되는 것도 가능함은 물론이다.
제1 내지 제3 탄성 슬릿(504, 506, 508)의 양단부에는 각각, 응력 집중을 완화하기 위한 응력 완화부(505)가 형성된다. 응력 완화부(505)는 라운드진 형태로 마련되어 각각의 탄성 슬릿(504, 506, 508)의 양단부에서 발생될 수 있는 응력 집중 현상을 최소화시킨다.
간섭 방지부(509)는 본체 지지부(500)의 압축기 본체(400) 장착시, 압축기 본체(400)의 각종 부품들과의 간섭을 방지한다. 간섭 방지부(509)는 본체 지지부(500)의 테두리에 형성된다. 본 실시예에서는 본체 지지부(500)의 둘레 방향을 따라 서로 소정 거리 이격 배치되는 세 개의 간섭 방지부(509)가 마련된다. 이는 예시적인 것일 뿐, 간섭 방지부(509)의 형상이나 개수는 설계에 따라 압축기 본체(400)의 각종 부품들과의 간섭을 피할 수 있는 기타 다른 형상이나 개수로 마련될 수 있다.
간섭 방지부(509)는 설계에 따라 앞선 회전 방지부(503)와 같이 본체 지지부(500)의 회전을 방지하거나 또는 본체 지지부(500)의 압축기 본체(400)의 보다 더 견고한 장착을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
도 5에 개시된 바와 같이, 본체 지지부(510)는 스크류 결합부(514)를 더 포함할 수 있다. 스크류 결합부(514)는 압축기 본체(400)와의 스크류 결합을 위한 것으로서, 본체 지지부(510)의 테두리에 형성된다. 스크류 결합부(514)는 하나 또는 그 이상의 복수 개로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 세 개의 스크류 결합부(514)가 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
결국, 본체 지지부(500, 510)는 압축기 본체(400)에 장착시, 고무 압입 또는 스크류 결합을 통해 장착될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 전술한 결합 방식을 모두 이용하거나 또는 기타 결합을 위한 다른 방식을 이용하여 장착되는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 본체 지지부(500)는 제1 지지부재(520) 및 제2 지지부재(560)를 포함한다. 제1 지지부재(520) 및 제2 지지부재(560)는 모두 판 스프링으로 구비된다.
제1 지지부재(520)는 압축기 본체(400)의 일측에 구비된다. 더 구체적으로, 제1 지지부재(520)는 백 커버(470)와 결합되어 베이스 쉘(320)의 내벽(322)에 고정된다. 구체적으로 살펴보면, 제1 지지부재(520)는 본체 결합홈(502)에 장착된 고무 패킹부재(600)를 통해 백 커버(470)와 결합된다. 제1 지지부재(520)의 일단부(522)는 베이스 쉘(320)과 제1 커버(340) 사이에 끼워질 수 있도록 베이스 쉘(320)의 내벽(322)에 형성된 지지부재 장착부(330)에 삽입된다. 제1 지지부재(520)의 타단부(524)는 베이스 쉘(320)과 제1 커버(340) 사이에 끼워질 수 있도록 일단부(522)와 같이 지지부재 장착부(330)에 삽입된다.
제2 지지부재(560)는 압축기 본체(400)의 타측에 구비된다. 더 구체적으로, 제2 지지부재(560)는 토출 커버(460)와 결합되어 베이스 쉘(320)의 내벽(322)에 고정된다. 구체적으로 살펴보면, 제2 지지부재(560)는 본체 결합홈(502)에 장착된 고무 패킹부재(600)를 통해 토출 커버(460)와 결합된다. 제2 지지부재(560)의 일단부(562) 및 타단부(564)는, 각각, 베이스 쉘(320)과 제2 커버(360) 사이에 끼워질 수 있도록 지지부재 장착부(330)에 삽입된다.
이처럼, 본 실시예에 따른 본체 지지부(500)는 판 스프링으로 구비됨에 따라, 효과적인 진동 절연 및 압축기 구동시 발생될 수 있는 압축기 케이싱(300)과 압축기 본체(400) 사이의 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 본체 지지부(500)는 압축기 케이싱(300) 내에서 압축기 케이싱(300)의 베이스 쉘(320)의 내벽(322)과 압축기 본체(400) 사이에 장착되지 않고, 압축기 본체(400)의 양단부에서 압축기 케이싱(300)의 축 방향에 수직하게 장착되므로, 베이스 쉘(320)의 내벽(322)과 압축기 본체(400) 사이의 이격 거리를 최소화할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 리니어 압축기(10)는 압축기 케이싱(300)의 크기를 줄일 수 있어, 슬림화 트렌드에 따른 보다 더 슬림한 리니어 압축기를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10: 리니어 압축기
100: 흡입부
200: 토출부
300: 압축기 케이싱
400: 압축기 본체
500: 본체 지지부
520: 제1 지지부재
560: 제2 지지부재

Claims (15)

  1. 리니어 압축기에 있어서,
    냉매가 유입되는 흡입부 및 상기 냉매가 토출되는 토출부와 각각 연결되는 압축기 케이싱;
    상기 압축기 케이싱 내부에 장착되며, 상기 압축기 케이싱의 축 방향을 따른 피스톤의 직선 왕복 운동에 따라 상기 흡입부에서 흡입된 냉매를 압축시켜 상기 토출부로 토출시키는 압축기 본체; 및
    상기 축 방향에 따른 상기 압축기 본체의 양단부에 구비되며, 상기 압축기 본체의 양단부의 중앙부 및 상기 압축기 케이싱의 내벽에 결합되어 상기 압축기 본체 및 상기 압축기 케이싱의 내벽을 이격시키는 본체 지지부;를 포함하고,
    상기 압축기 케이싱은,
    상기 압축기 본체를 수용하는 원통 형상의 베이스 쉘; 및
    상기 베이스 쉘의 양단부에 결합되는 제 1, 2 커버를 포함하고,
    상기 본체 지지부는, 상기 베이스 쉘과 상기 제 1, 2 커버 중 적어도 어느 하나의 커버의 사이에 끼워져 설치되는 리니어 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체 지지부는,
    상기 압축기 본체의 일측에 구비되는 제1 지지부재; 및
    상기 압축기 본체의 타측에 구비되는 제2 지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 지지부재의 일단부 및 제2 지지부재의 일단부는 상기 베이스 쉘의 일측 내벽에 장착되며,
    상기 제1 지지부재의 타단부 및 제2 지지부재의 타단부는 상기 베이스 쉘의 타측 내벽에 장착되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제 1 커버는 상기 베이스 쉘의 일측에 장착되어 상기 흡입부와 결합되고,
    상기 제 2 커버는 상기 베이스 쉘의 타측에 장착되어 상기 토출부에 결합되고,
    상기 제1 지지부재 및 제2 지지부재는 상기 베이스 쉘의 내벽에 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 지지부재는 상기 베이스 쉘과 상기 제1 커버 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 지지부재는 상기 베이스 쉘과 상기 제2 커버 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 압축기 본체는 상기 흡입부와 마주보게 배치되는 백 커버;를 포함하며,
    상기 제1 지지부재는 상기 백 커버에 결합되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 지지부재는 상기 백 커버에 고무 압입되거나 또는 스크류 결합되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 압축기 본체는 상기 토출부와 연결되는 토출 커버;를 포함하며,
    상기 제2 지지부재는 상기 토출 커버에 결합되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 지지부재는 상기 토출 커버에 고무 압입되거나 또는 스크류 결합되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 본체 지지부는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 본체 지지부에는 상기 압축기 본체와 결합되는 본체 결합홈이 형성되며,
    상기 본체 결합홈에는 상기 본체 지지부의 회전을 방지하기 위한 회전 방지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 본체 지지부에는 상기 본체 지지부의 둘레 방향을 따라 형성되는 적어도 하나의 탄성 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 본체 지지부에는 상기 압축기 본체의 각종 부품들과의 간섭을 방지하기 위한 간섭 방지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 리니어 압축기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
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