KR102271808B1

KR102271808B1 - 압축기

Info

Publication number: KR102271808B1
Application number: KR1020190137386A
Authority: KR
Inventors: 김광욱; 최기철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-07-02
Also published as: CN213684425U; KR20210051735A; EP3816440A1

Abstract

압축기가 개시된다. 본 발명에 따른 압축기는 압축기는 실린더와, 상기 실린더 내에서 상기 케이싱의 축 방향으로 왕복 이동하는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 구동 유닛을 포함하는 압축기 본체; 상기 압축기 본체를 둘러싸는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에서 상기 압축기 본체의 흡입 측을 지지하는 제1 지지부; 및 상기 케이싱의 내부에서 상기 압축기 본체의 토출 측을 지지하는 제2 지지부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 케이싱은 하부 쉘 및 상기 하부 쉘에 고정되는 상부 쉘로 구성될 수 있고, 상기 케이싱의 축 방향에서 볼 때, 상기 하부 쉘과 상기 상부 쉘이 고정되는 분리면은 상기 케이싱의 수평 중심선에 대해 경사지게 형성될 수 있다.

Description

압축기{COMPRESSOR}

본 발명은 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게, 피스톤의 선형 왕복 운동에 의해 냉매를 압축하는 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 모터나 터빈 등의 동력 발생 장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 등의 작동 유체를 압축하도록 이루어지는 장치를 말한다.

이러한 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor), 회전식 압축기(로터리 압축기, Rotary compressor), 및 스크롤 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.

왕복동식 압축기는 작동 가스가 흡, 토출되는 압축 공간을 피스톤과 실린더 사이에 형성하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축하는 방식이고, 로터리 압축기는 작동 가스가 흡, 토출되는 압축 공간을 편심 회전되는 롤러(roller)와 실린더 사이에 형성하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 화전되면서 냉매를 압축하는 방식이며, 스크롤 압축기는 작동 가스가 흡, 토출되는 압축 공간을 선회 스크롤(orbiting scroll)과 고정 스크롤(fixed scroll) 사이에 형성하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축하는 방식이다.

최근에는 왕복동식 압축기 중에서 왕복 직선 운동하는 구동 모터에 피스톤을 직접 연결하여 운동 전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축 효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.

본 출원인은 선행문헌 특허공개공보 제10-2017-0124889호(이하, '선행발명'이라 함)를 출원한 바 있다.

선행발명의 리니어 압축기는 기구 구조물을 포함하는 본체부와, 본체부를 외부로부터 보호하는 케이싱(casing)과, 본체부와 케이싱 사이에서 본체부를 지지하는 지지부로 구성된다.

지지부는 본체부의 전방과 후방에 배치되는 한 쌍의 지지 스프링과 지지 스프링을 고정하기 위한 구조물을 포함한다.

그리고 케이싱은 원통형 쉘(shell)을 포함하고, 원통형 쉘에는 외부 전원을 리니어 압축기의 모터 어셈블리에 전달하는 터미널이 설치되며, 압축기 본체의 모터와 연결된 리드 와이어의 끝단에 형성된 리셉터클(receptacle)이 원통형 쉘의 내부에서 터미널과 체결된다.

이러한 구성의 리니어 압축기에 있어서, 상기 리드 와이어는 압축기 진동에 끊어짐이 없도록 함과 아울러, 원통형 쉘 및 압축기 본체와 접촉이 없도록 적당한 길이로 형성해야 한다.

그리고 지지부가 원통형 쉘과 정확히 조립되었는지에 대해 육안 확인이 필요하다.

따라서, 종래의 리니어 압축기에 있어서, 원통형 쉘은 쉘의 길이 방향으로 양쪽이 각각 개방된 부분을 구비하고, 케이싱은 쉘의 길이 방향 전방과 후방을 각각 마감하는 한 쌍의 쉘 커버(shell cover)를 더 포함한다.

이러한 구성의 리니어 압축기는 원통형 쉘 내부에 압축기 본체를 조금 밀어 넣고, 먼저 한 쪽 지지부(예, 판 스프링을 포함하는 제1 지지부)를 한 쪽 쉘 커버(예, 제1 쉘 커버)에 조립한 후, 제1 쉘 커버와 압축기 본체를 밀어 넣으면서 제1 쉘 커버를 원통형 쉘에 조립한다.

그 다음, 모터에서 인출된 리드 와이어 및 리셉터클을 원통형 쉘에 위치한 터미널에 연결한 뒤 리드 와이어가 원통형 쉘과 압축기 본체에 접촉이 없도록 선처리 작업을 실시한다.

이후, 다른 쪽 쉘 커버(예, 제2 쉘 커버)를 원통형 쉘에 조립한 후, 제1 쉘 커버와 원통형 쉘 간의 분리면 및 제2 쉘 커버와 원통형 쉘 간의 분리면을 용접하여 케이싱 조립을 완성한다.

위에서 설명한 바와 같이, 종래의 리니어 압축기에서는 리셉터클 조립과 리드 와이어 처리를 위해 2개의 쉘 커버를 별도로 구비해야 하므로, 케이싱을 구성하는 부품 수의 증가로 인해 조립 시간 및 작업 공수가 증가하는 문제점이 있었다.

이에, 조립 시간 및 작업 공수를 줄이기 위해 리니어 압축기의 케이싱을 통상적인 밀폐형 압축기의 케이싱처럼 상하로 분리되는 2개의 쉘로 구성해 보려는 시도가 있었지만, 이 경우는 터미널이 상부 쉘에 고정될 수 밖에 없었다.

따라서, 상하로 분리되는 2개의 쉘로 케이싱을 구성하는 경우에는 리셉터클 조립 및 리드 와이어 선 접촉에 대한 품질 이슈가 발생하게 되므로, 상하로 분리되는 2개의 쉘로 케이싱을 구성하는 것은 용이하지 않았다.

(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 10-2017-0124889 A (2017.11.13. 공개)

본 발명은 상하 분리 구조의 2개의 쉘을 이용하여 구성한 케이싱을 구비한 압축기를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 상부 쉘과 하부 쉘이 경사진 분리면을 갖도록 하여 터미널을 하부 쉘에 설치할 수 있도록 한 압축기를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기는 실린더와, 상기 실린더 내에서 상기 케이싱의 축 방향으로 왕복 이동하는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 구동 유닛을 포함하는 압축기 본체; 상기 압축기 본체를 둘러싸는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에서 상기 압축기 본체의 흡입 측을 지지하는 제1 지지부; 및 상기 케이싱의 내부에서 상기 압축기 본체의 토출 측을 지지하는 제2 지지부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 케이싱은 하부 쉘 및 상기 하부 쉘에 고정되는 상부 쉘로 구성될 수 있고, 상기 케이싱의 축 방향에서 볼 때, 상기 하부 쉘과 상기 상부 쉘이 고정되는 분리면은 상기 케이싱의 수평 중심선에 대해 경사지게 형성될 수 있다.

상기 분리면의 경사 각도는 터미널 및 PTC 커버 장착이 가능함과 아울러, 제2 지지부를 설치 가능한 범위 내에서 설정할 수 있다.

한 예로, 상기 분리면의 경사 각도는 케이싱의 수평 중심선에 대해 20° 내지 70°일 수 있다.

상기 하부 쉘과 상기 상부 쉘은 상기 케이싱의 축 방향으로 양쪽에 각각 측벽을 구비할 수 있다.

상기 측벽은 종래의 쉘 커버를 대체할 수 있다.

상기 케이싱의 축 방향에서 볼 때, 상기 분리면의 양쪽 단부 중 적어도 어느 한 쪽 단부는 상기 케이싱의 수평 중심선보다 위 쪽에 위치할 수 있다.

상기 하부 쉘에는 외부 전원을 압축기의 모터 어셈블리에 전달하는 터미널이 설치될 수 있는데, 상기 터미널은 상기 분리면의 양쪽 단부 중 상대적으로 높이가 높은 단부 쪽의 상기 하부 쉘에 설치될 수 있다.

상기 제1 지지부 및 제2 지지부는 각각 판 스프링을 포함할 수 있다.

이와 달리, 상기 제1 지지부는 판 스프링을 포함하고, 상기 제2 지지부는 축 방향 또는 축 방향에 인접한 방향으로 탄성 변형되는 축 방향 지지 유닛과, 축 방향에 수직한 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 탄성 변형되는 반경 방향 지지 유닛을 포함할 수 있다.

상기 축 방향 지지 유닛은 상기 압축기 본체와 상기 하부 쉘의 한쪽 측벽 사이에 개재될 수 있다.

상기 축 방향 지지 유닛은 일 측이 상기 압축기 본체에 지지되고 타 측이 상기 하부 쉘의 한 쪽 측벽에 지지될 수 있으며, 상기 반경 방향 지지 유닛은 일 측이 상기 압축기 본체에 지지되고 타 측이 상기 하부 쉘의 몸통 부분에 지지될 수 있다.

상기 압축기 본체는, 축 방향 일 측으로 냉매가 흡입되는 흡입관이 연결되고, 축 방향 타 측으로 상기 실린더에서 압축된 냉매가 토출되는 토출관이 연결되며, 축 방향 타 측에 토출 공간이 형성되는 토출 커버 조립체를 포함하며, 상기 축 방향 지지 유닛은 상기 토출 커버 조립체에 축 방향 또는 축 방향에 인접한 방향으로 지지되고, 상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 토출 커버 조립체에 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 지지될 수 있다.

여기서, 상기 토출 커버는 축 방향으로 돌출되는 지지 유닛 결합부를 형성하고, 상기 축 방향 지지 유닛은 일 단이 상기 지지 유닛 결합부의 일 측에 요입되는 홈에 안착되고, 상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 지지 유닛 결합부의 외측면에 안착될 수 있다.

이 때, 상기 축 방향 지지 유닛은 코일 스프링을 포함하고, 상기 코일 스프링의 일 단이 상기 지지 유닛 결합부의 홈에 안착될 수 있다.

또는, 상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 지지 유닛 결합부에 결합되는 결합부재와, 상기 결합부재에 연결되고 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 연장되는 다리부와, 상기 다리부의 단부에 마련되는 스프링 지지부와, 상기 스프링 지지부에 지지되고 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 수축하는 스프링을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 스프링은 외경 보다 수축 가능 길이가 더 크게 마련될 수 있다.

또는, 상기 축 방향 지지 유닛은 외경 보다 수축 가능 길이가 같거나 더 작게 마련되는 코일 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 반경 방향 지지 유닛은 축 방향에서 보았을 때, 상기 압축기 본체의 하중 방향에 나란한 방향으로 압축되는 코일 스프링을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 코일 스프링은 외경 보다 수축 가능 길이가 더 크게 마련될 수 있다.

또는, 상기 축 방향 지지 유닛은 상부에서 보았을 때, 상기 압축기 본체의 구동 방향에 나란한 방향으로 압축되는 코일 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 반경 방향 지지 유닛은 축 방향에서 보았을 때, 상기 압축기 본체의 하중 방향에 소정 각도 어긋난 방향으로 압축되는 복수의 코일 스프링을 포함하고, 상기 복수의 코일 스프링은 하중 방향에 대해 대향하는 각도로 배치될 수 있다.

또한, 상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 압축기 본체에 결합되는 결합부재와, 상기 결합부재에 연결되고 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 연장되는 다리부와, 상기 다리부의 단부에 마련되는 스프링 지지부와, 상기 스프링 지지부에 지지되고 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 수축하는 코일 스프링을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 반경 방향 지지 유닛은 하중 방향에 대해 대향하는 각도로 배치되는 한 쌍을 포함할 수 있다.

또는, 상기 다리부는 일 측이 상기 결합부재에 연결되고 타 측이 하중 방향에 대해 대향하는 각도로 분기되어 연장되고, 상기 스프링 지지부와 상기 코일 스프링은 상기 분기된 각각의 다리부에 대응하도록 복수로 마련될 수 있다.

본 발명에 따른 압축기는 케이싱을 하부 쉘과 상부 쉘로 구성하되, 하부 쉘과 상부 쉘이 서로 고정되는 부분인 분리면을 축 방향에서 볼 때 케이싱의 수평 중심선에 대해 경사지게 형성함으로써, 압축기 본체, 상기 압축기 본체를 지지하는 제1 지지부와 제2 지지부, 상기 압축기 본체의 모터 어셈블리에 전원을 공급하기 위한 터미널 등의 부품을 하부 쉘에 장착할 수 있다.

따라서, 케이싱을 구성하는 부품 수를 종래에 비해 줄일 수 있어 조립 시간과 작업 공수를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압축기의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 압축기를 토출 측에서 본 좌측면도이다.
도 3은 도 2의 압축기에서 격벽을 제거한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압축기의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 지지 스프링을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 지지 스프링을 나타내는 정면도이다.
도 8은 축 방향 지지 유닛의 결합 구조를 나타내는 단면도이다.
도 9는 제2 지지 스프링의 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 변형 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛을 설명하기 위한 제2 지지 스프링을 나타내는 정면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛을 나타내는 정면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛을 설명하기 위한 제2 지지 스프링을 나타내는 정면도이다.
도 15는 지지 스프링의 강성에 따른 진동 레벨을 나타내는 그림이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 발명(invention)의 용어는 discloser, document, specification, description 등의 용어로 대체할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 압축기는 피스톤이 직선 왕복 운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축하고, 압축된 유체를 토출하는 동작을 수행하는 리니어 압축기를 예로 들어 설명한다.

리니어 압축기는 냉동 사이클의 구성요소가 될 수 있으며, 리니어 압축기에서 압축되는 유체는 냉동 사이클을 순환하는 냉매일 수 있다. 냉동 사이클은 압축기 외에도 응축기, 팽창장치 및 증발기 등을 포함한다. 그리고 리니어 압축기는 냉장고의 냉각 시스템의 일 구성으로 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 산업 전반에 걸쳐 널리 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압축기의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 압축기를 토출 측에서 본 좌측면도이며, 도 3은 도 2의 압축기에서 격벽을 제거한 상태를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 리니어 압축기(100)는 압축기 본체를 둘러싸는 케이싱(110)을 구비한다.

케이싱(110)은 하부 쉘(111) 및 상기 하부 쉘(111)에 고정되는 상부 쉘(112)로 구성될 수 있고, 케이싱(110)의 축 방향에서 볼 때, 하부 쉘(111)과 상부 쉘(112)이 서로 고정되는 분리면(SP, Seperation Plane)은 케이싱(110)의 수평 중심선(HCL, Horizontal Center Line)에 대해 경사지게 형성될 수 있다.

수평 중심선(HCL)에 대한 분리면(SP)의 경사 각도(θ)는 터미널(30) 및 PTC 커버 장착이 가능함과 아울러, 제2 지지부를 설치 가능한 범위 내에서 설정할 수 있다.

한 예로, 상기 분리면(SP)의 경사 각도(θ)는 케이싱(110)의 수평 중심선(HCL)에 대해 20° 내지 70°일 수 있다.

상기 케이싱(110)의 축 방향에서 볼 때, 상기 분리면(SP)의 양쪽 단부 중 적어도 어느 한 쪽 단부는 상기 케이싱(110)의 수평 중심선(HCL)보다 위 쪽에 위치할 수 있다.

즉, 도 1 내지 도 3에서는 분리면(SP)의 양쪽 단부 중 우측 단부가 수평 중심선(HCL)보다 위 쪽에 위치하고 좌측 단부가 수평 중심선(HCL)보다 아래 쪽에 위치하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 좌측 단부도 수평 중심선(HCL)보다 위 쪽에 위치할 수 있다.

하부 쉘(111)의 하측에는 레그(20)가 결합될 수 있다. 레그(20)는 리니어 압축기(100)가 설치되는 제품의 베이스에 결합될 수 있다.

예를 들어, 제품에는 냉장고가 포함되며, 베이스에는 냉장고의 기계실 베이스가 포함될 수 있다. 다른 예로서, 제품에는 공기조화기의 실외기가 포함되며, 베이스에는 실외기의 베이스가 포함될 수 있다.

도 1을 기준으로, 하부 쉘(111)은 가로 방향으로 길게 연장되며, 하부 쉘(111)의 길이 방향 중심축은 후술할 압축기 본체의 중심축과 일치하고, 압축기 본체의 중심축은 압축기 본체를 구성하는 실린더 및 피스톤의 중심축과 일치한다.

하부 쉘(111)의 외면 중에서 분리면(SP)의 높이가 상대적으로 높은 쪽에는 터미널(30)이 설치될 수 있으며, 터미널(30)에는 리드 와이어(LW, Lead Wire)의 단부에 연결된 리셉터클(LW1)이 접속된다.

여기에서, 높이라 함은, 레그(20)로부터의 수직 방향으로의 거리로서 이해할 수 있다.

터미널(30)은 외부 전원을 리니어 압축기(100)의 모터 어셈블리(도 4의 구동 유닛(130) 참조)에 전달하는 구성으로서 이해된다. 특히, 터미널(30)은 코일(도 4의 132b 참조)의 리드선에 연결될 수 있다.

터미널(30)의 외측에는, 터미널(30)을 보호하는 PTC 커버(31)가 설치된다.

하부 쉘(111) 은 케이싱(110)의 축 방향으로 양쪽에 각각 측벽(SW1, Side Wall)을 구비할 수 있고, 상부 쉘(112)도 케이싱(110)의 축 방향으로 양쪽에 각각 측벽(SW2)을 구비할 수 있다.

상기 측벽(SW1, SW2)은 종래의 쉘 커버를 대체할 수 있다. 즉, 하부 쉘(111)의 우측 측벽(SW1)과 상부 쉘(112)의 우측 측벽(SW2)은 종래의 흡입 측 쉘 커버를 대체할 수 있고, 하부 쉘(111)의 좌측 측벽(SW1)과 상부 쉘(112)의 좌측 측벽(SW2)은 종래의 토출 측 쉘 커버를 대체할 수 있다.

따라서, 하부 쉘(111)은 상부 쉘(112)을 향하는 상부가 개방되고, 상부 쉘(112)은 하부 쉘(111)을 향하는 하부가 개방된다.

따라서, 하부 쉘(111)과 상부 쉘(112)이 분리면(SP)에서 용접 등에 의해 서로 고정될 때, 케이싱(110)의 내부 공간은 밀폐될 수 있다.

그리고 한 쪽 측벽(SW1), 예를 들어 도 1을 기준으로 우측 측벽(SW1)은 냉매의 흡입 측에 위치되고, 다른 쪽 측벽(SW1), 예를 들어 도 1을 기준으로 좌측 측벽(SW1)은 냉매의 토출 측에 위치된다.

리니어 압축기(100)에는, 하부 쉘(111)에 구비되어, 냉매를 흡입, 토출 또는 주입시킬 수 있는 다수의 파이프(114, 115)가 더 포함된다.

다수의 파이프(114, 115)에는, 냉매가 리니어 압축기(100)의 내부로 흡입되도록 하는 흡입관(114)과, 압축된 냉매가 리니어 압축기(100)로부터 배출되도록 하는 토출관(115)이 포함된다.

도시하지는 않았지만, 압축기는 냉매를 리니어 압축기(100)에 보충하기 위한 보충관을 더 포함할 수 있다.

흡입관(114)은 하부 쉘(111)의 우측 측벽에 결합될 수 있다. 냉매는 흡입관(114)을 통하여 축 방향을 따라 리니어 압축기(100)의 내부로 흡입될 수 있다.

토출관(115)은 하부 쉘(111)의 외주면에 결합될 수 있다. 흡입관(114)을 통하여 흡입된 냉매는 축 방향으로 유동하면서, 압축될 수 있다. 그리고 압축된 냉매는 토출관(115)을 통하여 배출될 수 있다. 토출관(115)은 하부 쉘(111)의 우측 측벽보다 좌측 측벽에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

하부 쉘(111)의 내측에는 압축기 본체를 지지하는 장치가 구비될 수 있다. 여기서, 압축기 본체는 쉘(111)의 내부에 구비되는 부품을 의미하며, 예를 들어 전후 왕복운동 하는 구동부 및 구동부를 지지하는 지지부가 포함될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기(100)의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 압축기 본체는 프레임(120)과, 프레임(120)에 고정되는 실린더(140)와, 실린더(140) 내부를 직선 왕복 운동하는 피스톤(150)과, 프레임(120)에 고정되고 피스톤(150)에 구동력을 부여하는 구동 유닛(130) 등을 포함한다. 여기서 실린더(140)와 피스톤(150)은 압축 유닛(140, 150)으로 지칭할 수도 있다.

그리고 압축기(100)는 실린더(140)와 피스톤(150) 사이의 마찰을 저감하기 위한 베어링 수단을 구비할 수 있다. 베어링 수단은 오일 베어링 또는 가스 베어링일 수 있다. 또는 베어링 수단으로 기계적인 베어링을 이용할 수도 있다.

압축기 본체는 케이싱(110)의 내측 양 단부에 설치되는 지지 스프링(116, 117)에 탄성 지지될 수 있다. 지지 스프링은 본체 후방(흡입 측)을 지지하는 제1 지지 스프링(116)과 본체 전방(토출 측)을 지지하는 제2 지지 스프링(117)을 구비하고, 판 스프링으로 마련될 수 있다. 그리고 지지 스프링(116, 117)은 본체 내부 부품들을 지지하면서 피스톤(150)의 왕복 운동에 따라 발생하는 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

케이싱(110)에 의해 형성되는 밀폐된 공간은 흡입된 냉매가 수용되는 수용 공간(101)과, 압축되기 전의 냉매가 채워지는 흡입 공간(102)과 냉매를 압축하는 압축 공간(103)과, 압축된 냉매가 채워지는 토출 공간(104)이 형성된다.

즉, 케이싱(110)의 후방 측에 연결된 흡입관(114)으로부터 흡입된 냉매는 수용 공간(101)에 채워지고, 수용 공간(101)과 연통되는 흡입 공간(102) 내의 냉매는 압축 공간(103)에서 압축되어 토출 공간(104)으로 토출되고, 케이싱(110)의 전방 측에 연결된 토출관(115)을 통해 외부로 배출된다.

케이싱(110)은 열전도성 재질로 형성될 수 있다. 이를 통해 케이싱(110)의 내부 공간에서 발생되는 열을 신속하게 외부로 방열시킬 수 있다.

하부 쉘(111)의 우측 측벽의 중앙에는 흡입관(114)이 삽입되어 결합될 수 있다.

그리고 압축기 본체의 후방 측은 제1 지지 스프링(116)을 통해 하부 쉘(111)의 우측 측벽에 반경 방향으로 탄력적으로 지지될 수 있다.

제1 지지 스프링(116)은 원형의 판 스프링으로 마련될 수 있으며, 가장자리부가 지지 브라켓(123a)를 통해 전방 방향으로 백 커버(123)에 지지되고, 개구된 중앙부가 흡입 가이드(116a)를 통해 후방 방향으로 하부 쉘(111)의 우측 측벽에 지지될 수 있다.

흡입 가이드(116a)는 내부에 관통 유로가 마련되는 원통 형상으로 형성된다. 흡입 가이드(116a)는 전방 측 외주면에 제1 지지 스프링(116)의 중앙 개구부가 결합되고, 후방 측 단부가 하부 쉘(111)의 우측 측벽에 지지될 수 있다. 이 때, 흡입 가이드(116a)와 하부 쉘(111)의 우측 측벽의 내측면 사이에는 별도의 흡입측 지지 부재(116b)가 개재될 수 있다.

그리고 흡입 가이드(116a)의 후방 측은 흡입관(114)에 연통되고, 흡입관(114)을 통해 흡입되는 냉매는 흡입 가이드(116a)를 통과하여 후술할 머플러 유닛(160)으로 원할하게 유입될 수 있다.

그리고 흡입 가이드(116a)와 흡입 측 지지부재(116b) 사이에는 고무 재질 등으로 된 댐핑부재(116c)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 흡입관(114)을 통해 냉매가 흡입되는 과정에서 발생될 수 있는 진동이 하부 쉘(111)의 우측 측벽에 전달되는 것을 차단할 수 있다.

하부 쉘(111)에는 루프 파이프(115a)를 통해 토출관(115)이 삽입되어 결합될 수 있다. 압축 공간(103)에서 토출되는 냉매는 토출 커버 조립체(180)를 통과한 후 루프 파이프(115a)와 토출관(115)을 통해 냉동사이클로 배출될 수 있다.

그리고 압축기 본체의 전방 측은 제2 지지 스프링(117)을 통해 하부 쉘(111) 또는 하부 쉘(111)의 좌측 측벽에 반경 방향으로 탄력적으로 지지될 수 있다.

제2 지지 스프링(117)은 원형의 판 스프링으로 마련될 수 있으며, 개구된 중앙부가 제1 지지 가이드(117b)를 통해 후방 방향으로 토출 커버 조립체(180)에 지지되고, 가장자리부가 지지 브라켓(117a)에 의해 반경 방향으로 하부 쉘(111)의 내측면 또는 하부 쉘(111)의 좌측 측벽에 인접하는 하부 쉘(111)의 내주면에 지지될 수 있다.

또는 도면과 달리 제2 지지 스프링(117)의 가장자리부는 브라켓(미도시)을 통해 전방 방향으로 하부 쉘(111)의 좌측 측벽에 지지될 수 있다.

제1 지지 가이드(117b)는 직경이 서로 다른 연속된 원통 형상으로 형성되고, 전방 측이 제2 지지 스프링(117)의 중앙 개구에 삽입되고, 후방 측이 토출 커버 조립체(180)의 중앙 개구에 삽입될 수 있다.

그리고 지지 커버(117c)가 제2 지지 스프링(117)을 사이에 두고 제1 지지 가이드(117b)의 전방 측에 결합될 수 있다. 그리고 지지 커버(117c)의 전방 측에는 전방으로 요입되는 컵 형상의 제2 지지 가이드(117d)가 결합되고, 하부 쉘(111)의 좌측 측벽의 내측에는 제2 지지 가이드(117d)에 대응하고 후방으로 요입되는 컵 형상의 제3 지지 가이드(117e)가 결합될 수 있다.

제2 지지 가이드(117d)는 제3 지지 가이드(117e)의 내측에 삽입되어 축 방향 및 반경 방향으로 지지될 수 있다. 이 때, 제2 지지 가이드(117d)와 제3 지지 가이드(117e) 사이에는 갭이 형성될 수 있다.

프레임(120)은 실린더(140)의 외주면을 지지하는 바디부(121)와, 바디부(121)의 일 측에 연결되고 구동 유닛(130)을 지지하는 플랜지부(122)를 포함한다.

그리고 프레임(120)은 구동 유닛(130)과 실린더(140)와 함께 제1 지지 스프링(116)과 제2 지지 스프링(117)에 의해 케이싱(110)에 탄력 지지될 수 있다.

바디부(121)는 실린더(140)의 외주면을 둘러싸는 원통 형상으로 형성되고, 플랜지부(122)는 바디부(121)의 전방 측 단부에서 반경 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

바디부(121)의 내주면에는 실린더(140)가 결합되고, 외주면에는 이너 스테이터(134)가 결합될 수 있다.

예를 들어, 실린더(140)는 바디부(121)의 내주면에 압입(press fitting)되어 고정되고, 이너 스테이터(134)는 고정 링을 이용하여 고정될 수 있다.

플랜지부(122)의 후방면에는 아우터 스테이터(131)가 결합되고, 전방면에는 토출 커버 조립체(180)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 아우터 스테이터(131)와 토출 커버 조립체(180)는 기계적 결합수단을 통해 고정될 수 있다.

그리고 플랜지부(122)의 전방면 일 측에는 가스 베어링의 일부를 이루는 베어링 입구홈(125a)이 형성되고, 베어링 입구홈(125a)에서 바디부(121)의 내주면으로 관통되는 베어링 연통홀(125b)이 형성되며, 바디부(121)의 내주면에는 베어링 연통홀(125b)에서 연통되는 가스 홈(125c)이 형성될 수 있다.

베어링 입구홈(125a)은 소정의 깊이로 축 방향으로 함몰되어 형성되고, 베어링 연통홀(125b)은 베어링 입구홈(125a)보다 단면적이 작은 구멍으로 바디부(121)의 내주면을 향해 경사지게 형성될 수 있다.

그리고 가스 홈(125c)은 바디부(121)의 내주면에 소정의 깊이와 축 방향 길이를 가지는 환형 모양으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 홈(125c)은 바디부(121)의 내주면이 접하는 실린더(140)의 외주면에 형성되거나 또는 바디부(121)의 내주면과 실린더(140)의 외주면에 모두 형성될 수도 있다.

또한, 실린더(140)의 외주면에는 가스 홈(125c)에 대응하는 가스 유입구(142)가 형성될 수 있다. 가스 유입구(142)는 가스 베어링에서 일종의 노즐부를 이룬다.

한편, 프레임(120)과 실린더(140)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 마련될 수 있다.

실린더(140)는 양 단부가 개방되는 원통 형상으로 형성되고, 후방 단부를 통해 피스톤(150)이 삽입되고, 전방 단부는 토출 밸브 조립체(170)를 통해 폐쇄될 수 있다.

그리고 실린더(140)와 피스톤(150)의 전방 단부(헤드부, 151)와 토출 밸브 조립체(170)로 둘러싸이는 압축 공간(103)이 형성될 수 있다. 압축 공간(103)은 피스톤(150)이 후진하였을 때 부피가 증가하고, 피스톤(150)이 전진하면서 부피가 감소한다. 즉, 압축 공간(103) 내부에 유입된 냉매는 피스톤(150)이 전진하면서 압축되고, 토출 밸브 조립체(170)를 통해 토출될 수 있다.

그리고 실린더(140)는 전방 단부가 외측으로 절곡되어 플랜지부(141)를 형성할 수 있다. 실린더(140)의 플랜지부(141)는 프레임(120)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 프레임(120)의 전방 측 단부는 실린더(140)의 플랜지부(141)에 대응하는 플랜지 홈이 형성될 수 있고, 실린더(140)의 플랜지부(141)는 상기 플랜지 홈에 삽입되어 기계적 결합부재를 통해 결합될 수 있다.

한편, 피스톤(150)의 외주면과 실린더(140)의 외주면 사이의 간격으로 토출 가스를 공급하여 실린더(140)와 피스톤(150) 사이에 가스 윤활할 수 있는 가스 베어링 수단이 제공될 수 있다. 실린더(140)와 피스톤(150) 사이의 토출 가스는 피스톤(150)에 부상력을 제공하여 피스톤(150)이 실린더(140)와 마찰하는 것을 저감시킬 수 있다.

예를 들어, 실린더(140)에는 바디부(121)의 내주면에 형성되는 가스 홈(125c)에 연통되고, 실린더(140)를 반경 방향으로 관통하여 가스 홈(125c)으로 유입되는 압축된 냉매를 실린더(140)의 내주면과 피스톤(150)의 외주면 사이로 안내하는 가스 유입구(142)가 형성될 수 있다. 또는 가공의 편의성을 고려하여 가스 홈(125c)은 실린더(140)의 외주면에 형성될 수도 있다.

가스 유입구(142)의 입구는 상대적으로 넓게, 출구는 노즐 역할을 하도록 미세 통공으로 형성될 수 있다. 가스 유입구(142)의 입구부에는 이물질의 유입을 차단하는 필터(미도시)가 추가로 구비될 수 있다. 필터는 금속으로 된 망 필터일 수도 있고, 세실과 같은 부재를 감아서 형성할 수도 있다.

그리고 가스 유입구(142)는 복수 개가 독립적으로 형성될 수 있고, 입구는 환형 홈으로 형성되고 출구는 그 환형 홈을 따라 일정 간격을 두고 복수 개가 형성될 수도 있다.

또한, 가스 유입구(142)는 실린더(140)의 축 방향 중간을 기준으로 전방 측에만 형성될 수도 있고, 피스톤(150)의 처짐을 고려하여 후방 측에도 함께 형성될 수도 있다.

피스톤(150)은 실린더(140) 후방의 개방된 단부로 삽입되어, 압축 공간(103)의 후방을 밀폐하도록 마련된다.

피스톤(150)은 원판 형상으로 압축 공간(103)을 구획하는 헤드부(151)와 헤드부(151)의 외주면에서 후방으로 연장되는 원통형 가이드부(152)를 포함한다. 헤드부(151)는 부분적으로 개방되도록 마련되고, 가이드부(152)는 내부가 비어 있고, 전방은 헤드부(151)에 의해 부분적으로 밀폐되지만, 후방은 개구되어 머플러 유닛(160)과 연결되도록 마련된다. 그리고 헤드부(151)는 가이드부(152)에 결합되는 별도의 부재로 마련될 수 있고, 또는 헤드부(151)와 가이드부(152)는 일체로 형성될 수 있다.

그리고 피스톤(150)의 헤드부(151)에는 흡입 포트(154)가 관통되도록 형성된다. 흡입 포트(154)는 피스톤(150) 내부의 흡입 공간(102)과 압축 공간(103)을 연통하도록 마련된다. 예를 들어, 수용 공간(101)에서 피스톤(150) 내부의 흡입 공간(102)으로 흘러 유입된 냉매는 흡입 포트(154)를 통과하여 피스톤(150)과 실린더(140) 사이의 압축 공간(103)으로 흡입될 수 있다.

흡입 포트(154)는 피스톤(150)의 축 방향으로 연장될 수 있다. 또는 흡입 포트(154)는 피스톤(150)의 축 방향에 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡입 포트(154)는 피스톤(150)의 후방으로 갈수록 중심 축에서 멀어지는 방향으로 경사지도록 연장될 수 있다.

그리고 흡입 포트(154)는 개구가 원형으로 형성되고, 내경이 일정하게 형성될 수 있다. 또는 흡입 포트(154)는 개구가 헤드부(151)의 반경 방향으로 연장되는 장공으로 형성될 수도 있고, 내경이 후방으로 갈수록 커지도록 형성될 수도 있다.

그리고 흡입 포트(154)는 헤드부(151)의 반경 방향과 원주 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 복수 개 형성될 수 있다.

또한, 압축 공간(103)과 인접한 피스톤(150)의 헤드부(151)에는 흡입 포트(154)를 선택적으로 개폐하는 흡입 밸브(155)가 장착될 수 있다. 흡입 밸브(155)는 탄성 변형에 의해 동작하여 흡입 포트(154)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 즉, 흡입 밸브(155)는 흡입 포트(154)를 통과하여 압축 공간(103)으로 흐르는 냉매의 압력에 의하여 흡입 포트(154)를 개방하도록 탄성 변형될 수 있다.

또한, 피스톤(150)은 무버(135)와 연결되고, 무버(135)는 피스톤(150)의 움직임에 따라 전후 방향으로 왕복 운동한다. 무버(135)와 피스톤(150) 사이에는 이너 스테이터(134)와 실린더(140)가 위치할 수 있다. 그리고 무버(135)와 피스톤(150)은 실린더(140)와 이너 스테이터(134)를 후방으로 우회하여 형성되는 마그넷 프레임(136)에 의해 서로 연결될 수 있다.

머플러 유닛(160)은 피스톤(150)의 후방에 결합되어 피스톤(150)으로 냉매가 흡입되는 과정에서 발생하는 소음을 감쇄시키도록 마련된다. 흡입관(114)를 통하여 흡입된 냉매는 머플러 유닛(160)를 거쳐 피스톤(150)의 내부의 흡입 공간(102)으로 유동한다.

머플러 유닛(160)은 케이싱(110)의 수용 공간(101)에 연통되는 흡입 머플러(161)와, 흡입 머플러(161)의 전방에 연결되고 냉매를 흡입 포트(154)로 안내하는 내부 가이드(162)를 포함한다.

흡입 머플러(161)는 피스톤(142)의 후방에 위치하고, 후방 측 개구가 흡입관(114)에 인접하게 배치되고, 전방 측 단부가 피스톤(142)의 후방에 결합될 수 있다. 흡입 머플러(161)는 축 방향으로 유로가 형성되어 수용 공간(101) 내의 냉매를 피스톤(150) 내부의 흡입 공간(102)으로 안내할 수 있다.

이 때, 흡입 머플러(161)의 내부는 배플로 구획되는 복수 개의 소음 공간이 형성될 수 있다. 흡입 머플러(161)는 두 개 이상의 부재가 상호 결합되어 형성될 수 있고, 예를 들어, 제1 흡입 머플러의 내부에 제2 흡입 머플러가 압입 결합되면서 복수 개의 소음 공간을 형성할 수 있다. 그리고 흡입 머플러(161)는 무게나 절연성을 고려하여 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

내부 가이드(162)는 일 측이 흡입 머플러(161)의 소음 공간에 연통되고, 타 측이 피스톤(142)의 내부에 깊숙하게 삽입되는 파이프 형상일 수 있다. 내부 가이드(162)는 양 단이 동일한 내경으로 마련되는 원통 형상으로 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 토출 측인 전방 단의 내경이 반대쪽인 후방 단의 내경보다 크게 형성될 수도 있다.

흡입 머플러(161)와 내부 가이드(162)는 다양한 형상으로 구비될 수 있고, 이들을 통하여 머플러 유닛(160)을 통과하는 냉매의 압력을 조절할 수 있다. 그리고 흡입 머플러(161)와 내부 가이드(162)는 일체로 형성될 수 있다.

토출 밸브 조립체(170)는 토출 밸브(171)와, 토출 밸브(171)의 전방 측에 구비되어 그 토출 밸브(171)를 탄력 지지하는 밸브 스프링(172)으로 이루어질 수 있다. 토출 밸브 조립체(170)는 압축 공간(103)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시킬 수 있다. 여기서 압축 공간(103)은 흡입 밸브(155)와 토출 밸브(171)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해될 수 있다.

토출 밸브(171)는 실린더(140)의 전면에 지지 가능하도록 배치되고, 실린더(140)의 전방 개구를 선택적으로 개폐하도록 장착될 수 있다. 토출 밸브(171)는 탄성 변형에 의해 동작하여 압축 공간(103)을 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 토출 밸브(171)는 압축 공간(103)을 통과하여 토출 공간(104)으로 흐르는 냉매의 압력에 의하여 압축 공간(103)을 개방하도록 탄성 변형될 수 있다. 예를 들어, 토출 밸브(171)가 실린더(140)의 전면에 지지된 상태에서 압축 공간(103)은 밀폐된 상태를 유지하고, 토출 밸브(171)가 실린더(140)의 전면으로부터 이격된 상태에서 개방된 공간으로 압축 공간(103)의 압축 냉매가 배출될 수 있다.

밸브 스프링(172)은 토출 밸브(171)와 토출 커버 조립체(180)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 제공한다. 밸브 스프링(172)은 압축 코일 스프링으로 마련될 수도 있고, 또는 점유 공간이나 신뢰성 측면을 고려하여 판 스프링으로 마련될 수 있다.

압축 공간(103)의 압력이 토출 압력 이상이 되면, 밸브 스프링(172)이 전방으로 변형하면서 토출 밸브(171)를 개방시키고, 냉매는 압축 공간(103)으로부터 토출되어 토출 커버 조립체(180)의 제1 토출 공간(103a)으로 배출된다. 그리고 냉매의 배출이 완료되면, 밸브 스프링(172)은 토출 밸브(171)에 복원력을 제공하여, 토출 밸브(171)가 닫혀지도록 한다.

흡입 밸브(155)를 통해 압축 공간(103)에 냉매가 유입되고, 토출 밸브(171)를 통해 압축 공간(103) 내의 냉매가 토출 공간(104)으로 배출되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

피스톤(150)이 실린더(140)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 압축 공간(103)의 압력이 미리 정해진 흡입 압력 이하가 되면 흡입 밸브(155)가 개방되면서 냉매는 압축 공간(103)으로 흡입된다. 반면에, 압축 공간(103)의 압력이 미리 정해진 흡입 압력을 넘으면 흡입 밸브(155)가 닫힌 상태에서 압축 공간(103)의 냉매가 압축된다.

한편, 압축 공간(103)의 압력이 미리 정해진 토출 압력 이상이 되면 밸브 스프링(172)이 전방으로 변형하면서 이에 연결된 토출 밸브(171)를 개방시키고, 냉매는 압축 공간(103)으로부터 토출 커버 조립체(180)의 토출 공간(104)으로 배출된다. 냉매의 배출이 완료되면 밸브 스프링(172)은 토출 밸브(171)에 복원력을 제공하고, 토출 밸브(171)가 닫혀져 압축 공간(103)의 전방을 밀폐시킨다.

토출 커버 조립체(180)는 압축 공간(103)의 전방에 설치되어, 압축 공간(103)에서 배출된 냉매를 수용하는 토출 공간(104)을 형성하고, 프레임(120)의 전방에 결합되어 냉매가 압축 공간(103)에서 토출되는 과정에서 발생되는 소음을 감쇄시킬 수 있다.

토출 커버 조립체(180)는 토출 밸브 조립체(170)를 수용하면서 프레임(120)의 플랜지부(122)의 전방에 결합될 수 있다. 예를 들어, 토출 커버 조립체(180)는 플랜지부(122)에 기계적 결합부재를 통해 결합될 수 있다.

그리고 토출 커버 조립체(180)와 프레임(120)의 사이에는 단열을 위한 가스켓(165)과 토출 공간(104)의 냉매가 누설되는 것을 억제하는 오링(166)이 구비될 수 있다.

토출 커버 조립체(180)는 열전도성 재질로 형성될 수 있다. 따라서 토출 커버 조립체(180)에 고온의 냉매가 유입되면 냉매의 열이 토출 커버 조립체(180)를 통해 케이싱(110)으로 전달되어 압축기 외부로 방열될 수 있다.

토출 커버 조립체(180)는 한 개의 토출 커버로 이루어질 수도 있고, 복수 개의 토출 커버가 순차적으로 연통되도록 배치될 수도 있다. 토출 커버가 복수로 마련되는 경우, 토출 공간(104)은 각각의 토출 커버에 의해 구획되는 복수의 공간부를 포함할 수 있다. 복수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통된다.

예를 들어, 토출 커버가 3개인 경우, 토출 공간(104)은 프레임(120)의 전방 측에 결합되는 제1 토출 커버(181)와 프레임(120) 사이에 형성되는 제1 토출 공간(103a)과, 제1 토출 공간(103a)에 연통되고 제1 토출 커버(181)의 전방 측에 결합되는 제2 토출 커버(182)와 제1 토출 커버(181) 사이에 형성되는 제2 토출 공간(103b)과, 제2 토출 공간(103b)에 연통되고 제2 토출 커버(182)의 전방 측에 결합되는 제3 토출 커버(183)와 제2 토출 커버(182) 사이에 형성되는 제3 토출 공간(103c)을 포함할 수 있다.

그리고, 제1 토출 공간(103a)은 토출 밸브(171)에 의해 압축 공간(103)과 선택적으로 연통되고, 제2 토출 공간(103b)은 제1 토출 공간(103a)과 연통되며, 제3 토출 공간(103c)은 제2 토출 공간(103b)과 연통될 수 있다. 이에 따라, 압축 공간(103)에서 토출되는 냉매는 제1 토출 공간(103a), 제2 토출 공간(103b) 그리고 제3 토출 공간(103c)을 차례대로 거치면서 토출 소음이 감쇄되고, 제3 토출 커버(183)에 연통되는 루프 파이프(115a)와 토출관(115)을 통해 케이싱(110)의 외부로 배출될 수 있다.

구동 유닛(130)은 케이싱(110)과 프레임(120) 사이에 프레임(120)의 바디부(121)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(131)와, 아우터 스테이터(131)와 실린더(140) 사이에 실린더(140)를 둘러싸도록 배치되는 이너 스테이터(134)와, 아우터 스테이터(131)와 이너 스테이터(134) 사이에 배치되는 무버(135)를 포함할 수 있다.

아우터 스테이터(131)는 프레임(120)의 플랜지부(122)의 후방에 결합될 수 있고, 이너 스테이터(134)는 프레임(120)의 바디부(121)의 외주면에 결합될 수 있다. 그리고 이너 스테이터(134)는 아우터 스테이터(131)의 내측으로 이격되어 배치되고, 무버(135)는 아우터 스테이터(131)와 이너 스테이터(134) 사이의 공간에 배치될 수 있다.

아우터 스테이터(131)에는 권선코일이 장착될 수 있으며, 무버(135)는 영구자석을 구비할 수 있다. 영구자석은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 복수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.

아우터 스테이터(131)는 축 방향을 원주 방향으로 둘러싸는 코일 권선체(132)와 코일 권선체(132)를 둘러싸면서 적층되는 스테이터 코어(133)를 포함한다. 코일 권선체(132)는 속이 빈 원통형 보빈(132a)과 보빈(132a)의 원주 방향으로 권선된 코일(132b)을 포함할 수 있다.

코일(132b)의 단면은 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 일례로 육각형의 형상을 가질 수 있다.

그리고 스테이터 코어(133)는 다수 개의 라미네이션 시트가 방사상으로 적층될 수도 있고, 복수 개의 라미네이션 블록(lamination block)이 원주 방향을 따라 적층될 수도 있다.

그리고 아우터 스테이터(131)의 전방 측은 프레임(120)의 플랜지부(122)에 지지되고, 후방 측은 스테이터 커버(137)에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 스테이터 커버(137)는 속이 빈 원판 형상으로 마련되고, 전방 면에 아우터 스테이터(131)가 지지되고, 후방 면에 공진 스프링(190)이 지지될 수 있다.

이너 스테이터(134)는 복수 개의 라미네이션이 프레임(120)의 바디부(121)의 외주면에 원주 방향으로 적층되어 구성될 수 있다.

무버(135)는 일 측이 마그넷 프레임(136)에 결합되어 지지될 수 있다. 마그넷 프레임(136)은 대략 원통 형상을 가지며, 아우터 스테이터(131)와 이너 스테이터(134)의 사이 공간에 삽입되도록 배치된다. 그리고 마그넷 프레임(136)은 피스톤(150)의 후방 측에 결합되어 피스톤(150)과 함께 이동하도록 마련된다.

일 예로, 마그넷 프레임(136)의 후방 단부는 반경 방향 내측으로 절곡되고 연장되어 결합부(136a)를 형성하고, 결합부(136a)는 피스톤(150)의 후방에 형성되는 플랜지부(153)에 결합될 수 있다. 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a)와 피스톤(150)의 플랜지부(153)는 기계적 결합부재를 통해 결합될 수 있다.

피스톤(150)의 플랜지부(153)와 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a) 사이에 흡입 머플러(161)의 전방에 형성되는 플랜지부(161a)가 개재될 수 있다. 따라서 피스톤(150)과 머플러 유닛(160)과 무버(135)가 일체로 결합된 상태로 함께 선형 왕복 이동할 수 있다.

구동 유닛(130)에 전류가 인가되면 권선코일에 자속(magnetic flux)이 형성되고, 아우터 스테이터(131)의 권선코일에 형성되는 자속과 무버(135)의 영구자석에 의해 형성되는 자속 사이의 상호 작용에 의해 전자기력이 발생하여 무버(135)가 움직일 수 있다. 그리고 무버(135)의 축 방향 왕복 움직임과 동시에 마그넷 프레임(136)과 연결되는 피스톤(150)도 무버(135)와 일체로 축 방향으로 왕복 이동한다.

한편, 구동 유닛(130)과 압축 유닛(140, 150)은 지지 스프링(116, 117)과 공진 스프링(190)에 의해 축 방향으로 지지될 수 있다.

공진 스프링(118)은 무버(135)와 피스톤(150)의 왕복 운동에 의해 구현되는 진동을 증폭시켜, 냉매의 압축을 효과적으로 할 수 있다. 구체적으로 공진 스프링(118)은 피스톤(150)의 고유 진동수에 대응하는 진동수로 조절되어 피스톤(150)이 공진 운동할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 공진 스프링(118)은 피스톤(150)의 안정적인 움직임을 유발하여 진동 및 소음 발생을 줄일 수 있다.

공진 스프링(118)은 축 방향으로 연장되는 코일 스프링일 수 있다. 공진 스프링(118)의 양 단부는 각각 진동체와 고정체에 연결될 수 있다. 예를 들어, 공진 스프링(118)의 일 단부는 마그넷 프레임(136)에 연결되고, 타 단부는 백 커버(123)에 연결될 수 있다. 따라서 공진 스프링(118)은 일 단부에서 진동하는 진동체와 타 단부에 고정된 고정체 사이에서 탄성 변형될 수 있다.

공진 스프링(118)의 고유 진동수는 압축기(100) 운전 시 무버(135)와 피스톤(150)의 공진 주파수에 일치되도록 설계되어, 피스톤(150)의 왕복 운동을 증폭시킬 수 있다. 다만, 여기서 고정체로 마련되는 백 커버(123)는 케이싱(110)에 제1 지지 스프링(116)을 통해 탄성 지지되기 때문에, 엄밀하게는 고정되어 있는 것은 아닐 수 있다.

공진 스프링(118)은 스프링 서포터(119)를 기준으로 후방 측에 지지되는 제1 공진 스프링(118a)과 전방 측에 지지되는 제2 공진 스프링(118b)을 포함할 수 있다.

스프링 서포터(119)는 흡입 머플러(161)를 둘러싸는 몸체부(119a)와, 몸체부(119a)의 전방에서 내측 반경 방향으로 절곡되는 결합부(119b)와, 몸체부(119a)의 후방에서 외측 반경 방향으로 절곡되는 지지부(119c)를 구비할 수 있다.

스프링 서포터(119)의 결합부(119b)는 전방면이 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a)에 지지될 수 있다. 그리고 스프링 서포터(119)의 결합부(119b)의 내경은 흡입 머플러(161)의 외경을 둘러싸도록 마련될 수 있다.

예를 들어, 스프링 서포터(119)의 결합부(119b)와, 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a)와, 피스톤(150)의 플랜지부(153)는 차례로 배치된 후에 기계적 부재를 통해 일체로 결합될 수 있다. 이 때, 피스톤(150)의 플랜지부(153)와 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a) 사이에 흡입 머플러(161)의 플랜지부(161a)가 개재되어 함께 고정될 수 있음은 앞에서 설명한 바와 같다.

제1 공진 스프링(118a)은 백 커버(123)의 전방면과 스프링 서포터(119)의 후방면 사이에 구비될 수 있고, 제2 공진 스프링(118b)은 스테이터 커버(137)의 후방면과 스프링 서포터(119)의 전방면 사이에 구비될 수 있다.

그리고 제1 및 제2 공진 스프링(118a, 118b)은 중심축의 원주 방향으로 복수 개가 배치될 수 있다. 그리고 제1 공진 스프링(118a)과 제2 공진 스프링(118b)은 축 방향으로 나란하게 배치될 수도 있고, 서로 엇갈려 배치될 수도 있다.

그리고 제1 및 제2 공진 스프링(118a, 118b)은 중심축의 방사 방향으로 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 공진 스프링(118a, 118b)은 각각 3개씩 마련되고, 중심축의 방사 방향으로 120도 간격으로 배치될 수 있다.

한편, 압축기(100)는 프레임(120)과 그 주변의 부품들 간의 결합력을 증대시킬 수 있는 복수의 실링부재를 포함할 수 있다.

예를 들어, 복수의 실링부재는 프레임(120)과 토출 커버 조립체(180)가 결합되는 부분에 개재되고 프레임(120)의 전방 단부에 마련되는 설치홈에 삽입되는 제1 실링부재와, 프레임(120)과 실린더(140)가 결합되는 부분에 구비되고 실린더(140)의 외측면에 마련되는 설치홈에 삽입되는 제2 실링부재를 포함할 수 있다.

제2 실링부재는 프레임(120)의 내주면과 실린더(140)의 외주면 사이에 형성되는 가스 홈(125c)의 냉매가 외부로 누설되는 것을 방지하며, 프레임(120)과 실린더(140)의 결합력을 증대시킬 수 있다.

그리고 복수의 실링부재는 프레임(120)과 이너 스테이터(134)가 결합되는 부분에 구비되고 프레임(120)의 외측면에 마련되는 설치홈에 삽입되는 제3 실링부재를 더 포함할 수 있다. 여기서 제 1 내지 제 3 실링부재는 링 형상을 가질 수 있다.

이상에서 설명한 리니어 압축기(100)는 아래에서 설명하는 바와 같이 동작한다.

먼저, 구동 유닛(130)에 전류가 인가되면 코일(132b)에 흐르는 전류에 의해 아우터 스테이터(131)에 자속이 형성될 수 있다. 아우터 스테이터(131)에 형성된 자속은 전자기력을 발생시키고, 영구자석을 구비하는 무버(135)는 발생된 전자기력에 의해 직선 왕복 운동할 수 있다. 이러한 전자기력은, 압축행정 시에는 피스톤(150)이 상사점(TDC, top dead center)을 향하는 방향(전방 방향)으로 발생되고, 흡입행정 시에는 피스톤(150)이 하사점(BDC, bottom dead center)을 향하는 방향(후방 방향)으로 번갈아 가며 발생될 수 있다. 즉, 구동 유닛(130)은 무버(135)와 피스톤(150)을 이동 방향으로 미는 힘인 추력(推力)을 발생시킬 수 있다.

실린더(140) 내부에서 선형 왕복 운동하는 피스톤(150)은, 반복적으로 압축 공간(103)의 체적을 증가 및 감소시킬 수 있다.

피스톤(150)이 압축 공간(103)의 체적을 증가시키는 방향(후방 방향)으로 이동하면, 압축 공간(103)의 압력은 감소한다. 이에, 피스톤(150)의 전방에 장착되는 흡입 밸브(155)가 개방되고, 흡입 공간(102)에 머무르던 냉매가 흡입 포트(154)를 따라 압축 공간(103)으로 흡입될 수 있다.

이러한 흡입 행정은 피스톤(150)이 압축 공간(103)의 체적을 최대로 증가시켜 하사점에 위치할 때까지 진행된다.

하사점에 도달한 피스톤(150)은 운동 방향이 전환되어 압축 공간(103)의 체적을 감소시키는 방향(전방 방향)으로 이동하면서 압축 행정을 수행한다. 압축 행정 시에는 압축 공간(103)의 압력이 증가되면서 흡입된 냉매가 압축된다.

압축 공간(103)의 압력이 설정압력에 도달하면, 압축 공간(103)의 압력에 의해 토출 밸브(171)가 밀려나면서 실린더(140)로부터 개방되고, 이격된 공간을 통해 냉매가 토출 공간(104)으로 토출된다. 이러한 압축 행정은 피스톤(150)이 압축 공간(103)의 체적이 최소가 되는 상사점까지 이동하는 동안 계속된다.

피스톤(150)의 흡입 행정과 압축 행정이 반복되면서, 흡입관(114)을 통해 압축기(100) 내부의 수용 공간(101)으로 유입된 냉매는 흡입 가이드(116a)와 흡입 머플러(161)와 내부 가이드(162)를 차례로 경유하여 피스톤(150) 내부의 흡입 공간(102)으로 유입되고, 흡입 공간(102)의 냉매는 피스톤(150)의 흡입 행정 시에 실린더(140) 내부의 압축 공간(103)으로 유입된다.

그리고 피스톤(150)의 압축 행정 시에 압축 공간(103)의 냉매가 압축되어 토출 공간(104)으로 토출된 후에는 루프 파이프(115a)와 토출관(115)을 거쳐 압축기(100)의 외부로 배출되는 흐름이 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압축기(100-1)의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 압축기(100-1)는 토출 커버 조립체(190) 및 토출 밸브 어셈블리를 포함한다.

토출 커버 조립체(190)는 압축 공간(103)에서 배출된 냉매의 토출 공간(104)을 형성한다. 토출 커버 조립체(190)는 프레임(120)의 전면에 결합되는 토출 커버(184)와 토출 커버(184)의 내측에 배치되는 토출 플래넘(185)을 포함한다. 그리고 토출 커버 조립체(190)는 토출 플래넘(185)의 내주면에 밀착되는 원통형 고정링(186)을 더 포함할 수 있다.

토출 밸브 어셈블리는 토출 커버 조립체(190)의 내측에 결합되며, 압축 공간(103)에서 압축된 냉매를 토출 공간(104)으로 토출시킨다. 그리고 토출 밸브 어셈블리는 토출 밸브(171)와 토출 밸브(171)를 실린더(140)의 전단에 밀착되는 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링 조립체(175)를 포함할 수 있다.

스프링 조립체(175)는 판 스프링 형태의 밸브 스프링(172)과, 밸브 스프링(172)의 가장자리에 위치되어 밸브 스프링(172)을 지지하는 스프링 지지부(173)와, 스프링 지지부(173)의 외주면에 끼워지는 마찰링(174)을 포함할 수 있다.

토출 밸브(171)의 전면 중앙부는 밸브 스프링(172)의 중앙에 고정 결합된다. 그리고 토출 밸브(171)의 후면은 밸브 스프링(172)의 탄성력에 의하여 실린더(140)의 전면(또는 전단)에 밀착된다.

압축 공간(103)의 압력이 토출 압력 이상이 되면, 밸브 스프링(172)이 토출 플래넘(185) 방향으로 탄성 변형된다. 그리고 토출 밸브(171)가 실린더(140)의 전단부로부터 이격되어, 냉매가 압축 공간(103)에서 토출 플래넘(185)의 내부에 형성되는 토출 공간(104)으로 토출될 수 있다.

즉, 토출 밸브(171)가 실린더(140)의 전면에 지지되는 경우 압축 공간(103)은 밀폐된 상태를 유지하며, 토출 밸브(171)가 실린더(140)의 전면으로부터 이격되는 경우 압축 공간(103)은 개방되어 압축 공간(103) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.

압축 공간(103)은 흡입 밸브(155)와 토출 밸브(171)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해될 수 있다. 그리고 흡입 밸브(155)는 압축 공간(103)의 일 측에 형성되고, 토출 밸브(171)는 압축 공간(103)의 타 측, 즉 흡입 밸브(155)의 반대 측에 제공될 수 있다.

피스톤(150)이 실린더(140)의 내부에서 직선 왕복 운동하는 과정에서, 압축 공간(103)의 압력이 냉매의 흡입 압력 이하가 되면, 흡입 밸브(155)가 개방되어 냉매는 압축 공간(103)으로 유입된다.

반면, 압축 공간(103)의 압력이 냉매의 흡입 압력을 초과하면, 흡입 밸브(155)가 닫히고 피스톤(130)의 전진에 의하여 압축 공간(103)의 냉매가 압축된다.

한편, 압축 공간(103)의 압력이 토출 공간(104) 내의 압력(토출 압력)보다 커지면, 밸브 스프링(172)이 전방으로 변형되면서 토출 밸브(171)가 실린더(140)로부터 분리된다. 그리고, 압축 공간(103) 내부의 냉매는 토출 밸브(171)와 실린더(140)의 이격된 공간을 통하여 토출 플래넘(185)의 내부에 형성된 토출 공간(104)으로 토출된다.

냉매의 토출이 완료되면, 밸브 스프링(172)은 토출 밸브(171)에 복원력을 제공하여 토출 밸브(171)가 실린더(140)의 전단에 다시 밀착된다.

또한, 리니어 압축기(100-1)는 토출관(115)에 연결되는 루프 파이프(115a)를 더 포함할 수 있다. 루프 파이프(115a)는 토출 커버 조립체(190)로 유동된 냉매를 외부로 배출시킨다. 이 때, 루프 파이프(115a)의 일 단은 토출 커버(184)에 결합되고, 타 단은 토출관(115)에 결합된다. 그리고 루프 파이프(115a)는 적어도 일부분이 플렉서블한 재질로 구성되며, 케이싱(110)의 내주면을 따라 구부러져 연장될 수 있다.

또한, 리니어 압축기(100-1)는 압축기 본체의 전단부를 지지하는 축 방향 지지 유닛(210)과 반경 방향 지지 유닛(200)을 더 포함할 수 있다.

축 방향 지지 유닛(210)은 하부 쉘(111)의 좌측 격벽과 토출 커버(184) 사이에서 축 방향에 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 축 방향 지지 유닛(210)은 일 단이 하부 쉘(111)의 좌측 측벽의 후방에서 전방으로 요입되는 장착홈(113a)에 지지되고, 타 단이 토출 커버(184)의 전방에서 후방으로 요입되는 장착홈(184a)에 지지된다.

그리고 축 방향 지지 유닛(210)은 축 방향으로 압축 및 인장 가능하도록 마련되며, 축 방향의 하중을 지지하고, 진동을 저감할 수 있다.

반경 방향 지지 유닛(200)은 토출 커버(184)와 케이싱(110) 사이에 축 방향에 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 그리고 반경 방향 지지 유닛(200)은 일 단이 토출 커버(184)의 전방으로 돌출되는 지지 유닛 결합부(184b)의 외주면에 지지되고, 타 단이 하부 쉘(111) 또는 하부 쉘(111)의 좌측 측벽의 내주면에 지지될 수 있다.

그리고 반경 방향 지지 유닛(200)은 반경 방향으로 압축 및 인장 가능하도록 마련되며, 수직 방향의 하중을 지지하고, 진동을 저감할 수 있다. 이 때, 도면과 달리 반경 방향 지지 유닛(200)은 축 방향에 수직한 방향에서 소정 정도 전방으로 기울어진 방향으로 배치될 수도 있다. 즉, 반경 방향 지지 유닛(200)은 상부 보다 하부가 전방에 위치하도록 기울어져 배치될 수도 있다.

또한, 반경 방향 지지 유닛(200)은 복수 방향으로 배치되는 지지 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 지지 유닛(200)이 90 내지 120도 범위의 각도로 벌어진 상태로 배치되어 토출 커버 조립체(190)를 지지할 수 있다.

한편, 하부 쉘(111)의 좌측 측벽은 지지 유닛(200)과의 간섭을 방지하는 형상으로 마련될 수 있다.

또한, 리니어 압축기(100-1)는 프레임(120)과, 프레임(120) 주변의 부품 간의 결합력을 증대하기 위한 다수의 실링부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 실링부재는 링 형상을 가질 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 지지 스프링(116)을 나타내는 사시도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 제1 지지 스프링(116)은 판 스프링으로 마련될 수 있다. 제1 지지 스프링(116)이 압축기 본체의 일 측을 지지함으로써 처짐 현상이 줄어들 수 있다. 압축기 본체의 처짐 현상이 줄어들면, 압축기의 작동 과정에서 본체가 케이싱(110)에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

제1 지지 스프링(116)은 흡입 가이드(116a)와 흡입측 지지부재(116b)를 통해 하부 쉘(111)의 우측 측벽에 결합될 수 있다. 흡입 가이드(116a)는 제1 지지 스프링(116)의 중심부에 결합되고, 흡입측 지지부재(116b)는 흡입 가이드(116a)의 후방에 결합되어 하부 쉘(111)의 우측 측벽에 고정된다.

제1 지지 스프링(116)은 중심 축이 압축기 본체의 축 방향에 나란하게 배치되고, 판 스프링이 축 방향에 수직한 방향으로 배치되도록 장착된다.

판 스프링의 특성상 큰 횡강성(압축기 본체의 축 방향에 수직한 방향으로의 강성)과 작은 종강성(압축기 본체의 축 방향으로의 강성)을 가질 수 있다. 예를 들어, 판 스프링은 종강성 대비 횡강성이 1:10 정도일 수 있다. 여기서 종강성은 판 스프링의 축 방향을, 횡강성은 판 스프링의 너비 방향을 의미한다.

이처럼 판 스프링이 큰 횡강성 특성을 가짐으로써 진동 및 소음 특성에 좋지 않은 영향을 끼칠 수 있다. 스프링의 강성이 작을수록 진동 및 소음 특성이 좋아지기 때문이다.

그 밖에도, 판 스프링은 내측에 고무 패킹부재가 압입되어 결합되는데, 판 스프링과 고무패킹 부재의 회전 방지를 위한 구조가 없어 판 스프링에 대해서 고무패킹 부재가 상대 회전될 가능성이 있다. 이로 인해, 압축기 본체가 회전될 가능성이 있고, 압축기 본체의 반경 방향 진동이 커질 수 있다. 압축기 본체의 반경 방향 진동이 커지면 압축기 본체가 케이싱에 충돌할 우려가 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 지지 스프링(117)을 나타내는 정면도이고, 도 8은 축 방향 지지 유닛(210)의 결합구조를 나타내는 단면도이다. 그리고 도 9는 제2 지지 스프링(117)의 분해 사시도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제2 지지 스프링(117)은 코일 스프링을 포함하는 구조로 마련된다. 이처럼 코일 스프링을 이용함으로써 앞서 설명한 판 스프링의 문제점을 해결할 수 있다.

코일 스프링은 설계에 따라 달라지지만 일반적으로 종강성 대비 횡강성이 1:0.3 내지 1:1.2 정도로 마련되는 특성을 가질 수 있다. 여기서 종강성은 코일 스프링이 압축되는 방향을, 횡강성은 코일 스프링의 원주 방향을 의미한다.

만일, 제2 지지 스프링(117)에 제1 지지 스프링(116)과 평행하게 축 방향으로 배치되는 판 스프링을 적용하는 경우, 판 스프링의 횡강성이 크기 때문에 압축기 본체의 하중 방향 진동 특성이 나빠질 수 있다. 그러나 제2 지지 스프링(117)에 하중 방향으로 배치되는 코일 스프링을 적용하는 경우, 코일 스프링의 종강성이 작기 때문에 하중 방향 진동 특성이 개선될 수 있다.

제2 지지 스프링(117)은 축 방향 지지 유닛(210)과 반경 방향 지지 유닛(200)을 포함할 수 있다.

축 방향 지지 유닛(210)은 하부 쉘(111)의 좌측 측벽과 토출 커버(184) 사이에 축 방향에 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 축 방향 지지 유닛(210)은 일 단이 하부 쉘(111)의 좌측 측벽의 후방에서 전방으로 요입되는 장착홈(113a)에 지지되고, 타 단이 토출 커버(184)의 전방에서 후방으로 요입되는 장착홈(184a)에 지지된다.

한편, 축 방향 지지 유닛(210)은 축 방향에 인접하게 배치되는 것을 포함한다. 예를 들어, 상하 방향으로 기울어져서 배치될 수도 있다. 다만, 축 방향 지지 유닛(210)이 축 방향 정면에서 보았을 때, 상하 방향에서 벗어나게 기울어지는 경우 너비 방향 진동이 악화될 수 있기 때문에 바람직하지 않다.

그리고 토출 커버(184)는 전방에 축 방향 지지 유닛(210)의 후단을 수용하는 장착홈(184a)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 장착홈(184a)은 축 방향 지지 유닛(210) 후방부의 외경에 대응하는 원형 형상으로 요입되는 홈으로 마련될 수 있다. 그리고 장착홈(184a)은 토출 커버(184)에서 전방으로 돌출되는 지지 유닛 결합부(184b)의 전면에 형성될 수 있다. 축 방향 지지 유닛(210)의 일 단은 토출 커버(184)의 장착홈(184a)에 삽입되어 지지되고, 반경 방향으로의 이동이 제한될 수 있다.

하부 쉘(111)의 좌측 측벽은 후방에 축 방향 지지 유닛(210)의 전단을 수용하는 장착홈(113a)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 장착홈(113a)은 축 방향 지지 유닛(210)의 전방부의 외경에 대응하는 원형 형상으로 요입되는 홈으로 마련될 수 있다.

축 방향 지지 유닛(210)은 최적화된 축 방향 길이와 강성을 가지도록 선택될 수 있다. 축 방향 길이와 강성은 압축되었을 때 하부 쉘(111)의 좌측 측벽과 토출 커버(184)가 부딪히지 않도록 하면서도 본체부의 하중을 지지하면서도 진동을 저감할 수 있는 정도로 선택될 수 있다.

반경 방향 지지 유닛(200)은 토출 커버(184)와 하부 쉘(111) 사이에서 축 방향에 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 그리고 반경 방향 지지 유닛(200)은 일 단이 토출 커버(184)의 전방으로 돌출되는 지지 유닛 결합부(184b)의 외주면에 지지되고, 타 단이 하부 쉘(111)의 내주면에 지지될 수 있다.

한편, 반경 방향 지지 유닛(200)은 반경 방향에 인접하게 배치되는 것을 포함한다. 예를 들어, 축 방향 방향으로 기울어져서 배치될 수도 있으며, 측면에서 보았을 때 전방으로 기울어져 배치될 수 있다.

다만, 오직 하나의 반경 방향 지지 유닛(200) 만이 마련되는 경우에 축 방향 정면에서 보았을 때, 수직 방향에서 벗어나게 기울어지는 경우 너비 방향 진동이 악화될 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 그러나 복수의 반경 방향 지지 유닛(200)이 너비 방향으로 대칭으로 마련되는 경우에는 이러한 우려를 해소할 수 있다.

또한, 반경 방향 지지 유닛(200)은 상하 방향에 대칭되는 방향으로 배치되는 복수의 지지 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 지지 유닛이 축 방향에서 보았을 때, 90 내지 120도 범위의 각도로 벌어진 상태로 배치되어 토출 커버(184) 조립체를 지지할 수 있다.

한편, 하부 쉘(111)의 좌측 측벽은 반경 방향 지지 유닛(200)과의 간섭을 방지하는 형상으로 마련될 수 있다.

그리고 토출 커버(184)는 전방에 반경 방향 지지 유닛(200)의 일 단이 결합되는 지지 유닛 결합부(184b)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 지지 유닛 결합부(184b)는 토출 커버(184)의 전방면에서 원통 형상으로 돌출되고, 지지 유닛 결합부(184b)의 직경은 축 방향 지지 유닛(210)의 직경 보다 크게 마련될 수 있다.

반경 방향 지지 유닛(200)은 한 쌍으로 마련될 수 있다. 한 쌍의 반경 방향 지지 유닛(200)의 일 단은 토출 커버(184)의 지지 유닛 결합부(184b)의 외주면에 결합되고, 타 단은 하부 쉘(111)의 내주면에 밀착될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 반경 방향 지지 유닛(200)은 90 내지 120도 범위의 각도로 벌어진 상태로 토출 커버(184)의 지지 유닛 결합부(184b)에 결합될 수 있다.

한 쌍의 반경 방향 지지 유닛(200)의 배치 각도는 수직 아래 방향 하중을 지지함과 동시에 수평 방향 흔들림을 지지할 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 반경 방향 지지 유닛(200)의 배치 각도가 좁아지면 수직 아래 방향 하중을 보다 잘 지지할 수 있고, 한 쌍의 반경 방향 지지 유닛(200)의 배치 각도가 넓어지면 너비 방향 흔들림을 보다 잘 지지할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200)을 나타내는 도면이다.

도 10을 참조하면, 제1 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200)은 축 방향의 반경 방향으로 연장되는 다리부(201)와, 토출 커버(184)의 지지 유닛 결합부(184b)에 지지되는 지지부(202)와, 다리부(201)의 선단부에 마련되는 스프링 지지부(203) 및 스프링(204)과, 지지 유닛 결합부(184b)에 결합되는 결합돌기(205)를 포함할 수 있다.

다리부(201)는 장착 시 축 방향의 수직 방향으로 연장되고, 지지부(202)는 다리부(201)에서 일 단에서 외측으로 연장되어 지지 면적을 증가시켜 안정적인 지지를 가능하게 한다. 그리고 지지부(202)는 지지 유닛 결합부(184b)의 볼록한 곡면에 대응하는 오목한 곡면 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 다리부(201)와 지지부(202) 사이에는 보강 리브가 형성될 수 있다.

결합돌기(205)는 지지부(202)의 다리부(201)에 대향하는 일 면에 돌출 형성되고, 토출 커버(184)의 지지 유닛 결합부(184b)의 외주면에 요입 형성되는 결합홈(184c)에 결합하도록 이에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 결합돌기(205)는 토출 커버(184)에 탈착 가능하게 마련될 수 있다.

그리고 지지부(202)의 내측면에는 지지부(202)와 지지 유닛 결합부(184b) 사이에서 진동 및 충격 전달을 방지할 수 있는 방진부재(202a)가 마련될 수 있다.

한편, 반경 방향 지지 유닛(200)에는 반경 방향 하중뿐만 아니라, 축 방향 힘과 원주 방향 비틀림 힘도 작용할 수 있다. 따라서 결합돌기(205)는 탄성 변형이 가능한 소재로 마련될 수 있다. 예를 들어, 결합돌기(205)는 고무 재질로 마련될 수 있으며, 불소 계열의 고무 재질로 마련될 수 있다. 이 때, 결합돌기(205)와 방진부재(202a)는 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 결합돌기(205)와 방진부재(202a)는 고무 재질로 사출 형성할 수 있다.

스프링 지지부(203)는 장착 시 하부 쉘(111)의 내주면에 지지되는 다리부(201)의 단부에 마련될 수 있다. 스프링 지지부(203)는 다리부(201)에 연결되고 스프링(204)의 일 단을 지지하는 고정 스프링 지지부(203a)와 스프링(204)의 타 단을 지지하며 스프링(204)의 수축 및 신장에 따라 함께 움직이는 가변 스프링 지지부(203b)를 포함할 수 있다.

고정 스프링 지지부(203a)는 다리부(201)의 단부에서 외측으로 확장되어 스프링(204)의 일 단을 지지할 수 있는 지지면을 형성할 수 있다. 그리고 고정 스프링 지지부(203a)는 스프링(204)의 이탈을 방지할 수 있도록 스프링(204)의 내경에 대응하는 외경을 가지며 스프링(204)의 길이 방향으로 돌출되는 고정돌기를 형성할 수 있다.

가변 스프링 지지부(203b)는 일 면이 스프링(204)의 타 단을 지지하고, 타 면이 하부 쉘(111)의 내주면을 지지한다. 그리고 가변 스프링 지지부(203a)는 스프링(204)을 지지하는 면에 스프링(204)의 이탈을 방지할 수 있도록 스프링(204)의 내경에 대응하는 외경을 가지며 스프링(204)의 길이 방향으로 돌출되는 고정돌기를 형성할 수 있다. 그리고 하부 쉘(111)에 지지되는 타 면은 곡면으로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 하부 쉘(111)의 내주면의 곡률 반경에 대응하는 곡면으로 마련될 수 있다.

한편, 고정 스프링 지지부(203a)에서 "고정"의 의미와 가변 스프링 지지부(203b)에서 "가변"의 의미는 상대적인 움직임으로 이해될 수 있다. 즉, 고정 스프링 지지부(203a)는 반경 방향 지지 유닛(200)이 결합되는 토출 커버(184)를 기준으로 고정 위치를 유지한다는 의미이며, 가변 스프링 지지부(203b)는 토출 커버(184)를 기준으로 반경 방향으로 멀어지거나 가까워진다는 의미이다. 만일, 하부 쉘(111)을 기준으로 움직임을 설명한다면, 가변 스프링 지지부(203b)가 하부 쉘(111)에 고정된 위치에 마련되고, 고정 스프링 지지부(203a)가 위치가 가변되는 것으로 설명할 수 있을 것이다.

스프링(204)은 코일 스프링일 수 있으며, 양 단이 스프링 지지부(203)에 지지될 수 있다.

다만, 제1 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200)은 스프링(204)이 좌굴될 수 있는 문제 발생의 여지가 있다. 압축기 본체의 진동이 크게 발생하거나 외부에서 힘이 작용하는 경우에는 스프링(204)에 설정된 힘을 초과하는 외력이 작용할 수 있고 이 때 스프링(204)이 좌굴되면서 본체부의 지지 기능을 상실할 수 있다.

또한, 중력 방향 강성(종강성)을 줄이기 위해 스프링(204)의 길이를 길게 하는 경우에는 좌굴 저항성이 약해지므로 종강성을 줄이는 데 한계가 있다.

도 11은 도 10의 변형 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 변형 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200-1)은 스프링(204)이 좌굴되는 문제를 해결하기 위한 것으로, 스프링 지지부(203)는 일 단이 가변 스프링 지지부(203b)에 연결되고 타 단이 고정 스프링 지지부(203a)에 이동 가능하게 삽입되는 가이드부(203c)를 더 포함할 수 있다.

가이드부(203c)는 코일 스프링(204)의 중심을 관통하여 연장되고 스프링(204)의 이완 시 길이보다 길게 마련될 수 있다. 그리고 가이드부(203c)는 스프링(204)의 수축 방향으로 이동 가능하게 마련될 수 있다.

가이드부(203c)는 스프링(204)의 수축 방향과 어긋나는 방향으로 작용하는 힘을 흡수함으로써 스프링(204)이 좌굴되는 것을 방지할 수 있다.

그러나 반경 방향 지지 유닛(200-1)에는 원주 방향 비틀림 힘도 작용하기 때문에, 이 경우 가이드부(203c)가 파손될 위험이 있다.

도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200-2)을 설명하기 위한 제2 지지 스프링(117)을 나타내는 정면도이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200-2)을 나타내는 정면도이다.

도 12와 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200-2)은 소정의 각도로 벌어져 있는 두 개의 다리부(201-1)를 구비하고, 두 개의 다리부(201-1)는 하나의 지지 확장부(202-1)에서 양 측으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 7 내지 도 10에서 설명한 제1 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200)이 각각 하나의 다리부(201)를 구비하는 한 쌍의 지지 유닛이 소정의 각도로 설치되는 것과 달리, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200-2)은 하나의 지지 유닛에 두 개의 다리부(201-1)가 연장된다는 점에서 차이가 있다.

이처럼 두 개의 다리부(201-1)를 일체화시킴으로써 구조적 강성을 확보하고, 조립 공차를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

이상으로 도 7 내지 도 12에서 설명한 반경 방향 지지 유닛(200, 200-1, 200-2)의 경우 본체부의 하중 방향이 아닌 하중 방향에서 원주 방향으로 소정 각도 벌어져 배치된다.

도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200-3)을 나타내는 정면도이다.

지지 스프링(116, 117)은 압축기 본체와 케이싱(110) 사이에 진동이 전달되는 통로가 될 수 있다. 따라서 전달되는 진동을 효과적으로 감쇄시키기 위해서는 지지 스프링(116, 117)의 종방향 강성과 횡방향 강성이 작아야 한다. 스프링 구조의 지지력은 강성과 압축 길이의 곱으로 표현될 수 있다. 따라서, 압축 길이를 길게 하면 보다 적은 강성으로도 동일한 지지력을 유지할 수 있다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 반경 방향 지지 유닛(200-3)은 중심축에서 6시 방향 아래로 연장되는 하나의 반경 방향 지지 유닛만을 구비한다는 점에서 차이가 있다.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 제2 지지 스프링(117)은 종강성과 횡강성을 모두 줄여 소음과 진동을 저감하면서도 본체를 안정적으로 지지할 수 있다. 반경 방향 지지 유닛(200, 200-1, 200-2)이 수직 아래 방향에서 원주 방향으로 소정 각도 벌어진 상태로 배치되는 경우에는 종강성을 줄이는 데 한계가 있게 된다.

종강성을 줄이기 위해서는 스프링의 압축 길이를 길게 해야 하지만, 스프링이 하중 방향에 기울어지게 배치되는 한 스프링 길이가 길어지면 좌굴이 발생할 가능성이 커지게 된다. 하지만, 반경 방향 지지 유닛(200-3)이 수직아래 방향(6시 방향)으로 배치되는 경우 탄성 복원력의 방향과 하중 방향이 일치하기 때문에 좌굴이 발생할 염려가 줄어들게 되고, 스프링의 압축 길이를 길게 하여 종강성을 작게 하면서도 본체의 하중을 지탱할 수 있게 된다.

또한, 제2 지지 스프링(117)은 압축기 본체의 하중뿐만 아니라 하중 방향에 어긋나는 방향으로 작용하는 힘에 대해서도 지지력을 작용하여야 한다. 이를 위해, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 제2 지지 스프링(117)은 하부 쉘(111)의 좌측 측벽과 토출 커버(184) 사이에 축 방향과 나란하게 배치되는 축 방향 지지 유닛(210)을 더 포함할 수 있다.

이처럼 본체부의 하중은 하나의 반경 방향 지지 유닛(200-3)이 낮은 종강성으로 지지하고, 본체부의 회전 또는 비틀림은 하나의 축 방향 지지 유닛(210)이 지지할 수 있는 구조이다.

또한, 축 방향 지지 유닛(210)은 스프링의 자유장 길이(수축 가능 길이)가 스프링의 외경과 같거나 그보다 더 작게 마련되어 좌굴을 방지할 수 있다. 축 방향 지지 유닛(210)의 경우에는 스프링의 횡 방향으로 하중이 작용하기 때문이다.

그리고 반경 방향 지지 유닛(200-3)은 스프링의 자유장 길이(수축 가능 길이)가 스프링의 외경 보다 크게 마련되어 종강성을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 제2 지지 스프링(117)은 1개의 축 방향 지지 유닛(210)과 1개의 반경 방향 지지 유닛(200-3)을 사용하므로 진동 전달의 매개체가 되는 지지 스프링을 최소로 할 수 있고, 앞서 설명한 바와 같이 강성이 작은 스프링을 사용하여 진동 저감 효과를 증대시킬 수 있다.

도 15는 지지 스프링의 강성에 따른 진동 레벨을 나타내는 그림이다.

도 15를 참조하면, 동일한 무게를 가지는 기구물에 서로 다른 스프링 상수를 가지는 스프링을 사용하는 경우의 진동 레벨의 차이를 알 수 있다.

도 15의 (a)에서 스프링 상수가 7000N/m인 경우에 진동 레벨(Vibratrion Level)이 100 gal(mm/sec2)으로 나타나고, 도 15의 (b)에서 스프링 상수가 4000N/m인 경우에 진동 레벨(Vibratrion Level)이 55 gal(mm/sec2)으로 나타난다. 즉, 스프링 강성이 7000에서 4000으로 작아지면 진동 레벨이 거의 절반 가까지 줄어들게 된다.

이를 통해, 축 방향 지지 유닛(210)과 반경 방향 지지 유닛(200)의 강성을 줄일수록 진동 레벨이 작아짐을 알 수 있다.

앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.

예를 들어 특정 실시 예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시 예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

20: 레그 30: 터미널
100: 압축기 110: 케이싱
111: 하부 쉘 112: 상부 쉘
116: 제1 지지 스프링, 117: 제2 지지 스프링
200: 반경 방향 지지 유닛 210: 축 방향 지지 유닛
SP: 분리면 HCL: 수평 중심선

Claims

수평 방향으로 설치되는 실린더와, 상기 실린더 내에서 상기 실린더의 길이 방향으로 왕복 이동하는 피스톤과, 상기 피스톤을 구동하는 구동 유닛을 포함하는 리니어 압축기 본체;
상기 수평 방향으로 긴 원통 형상으로 형성되며, 상기 리니어 압축기 본체를 내부에 수용하는 케이싱;
상기 케이싱의 내부에서 상기 케이싱의 길이 방향 양쪽 중 어느 한 쪽에 위치하며, 상기 리니어 압축기 본체의 흡입 측을 지지하는 제1 지지부; 및
상기 케이싱의 내부에서 상기 케이싱의 길이 방향 양쪽 중 다른 한 쪽에 위치하며, 상기 리니어 압축기 본체의 토출 측을 지지하는 제2 지지부;
상기 케이싱에 설치되며, 상기 리니어 압축기 본체의 구동 유닛에 전원을 공급하기 위한 전원 공급선이 연결되는 전원 연결부; 및
상기 리니어 압축기 본체에서 압축된 냉매를 토출하는 토출관
을를 포함하고,
상기 케이싱은 하부 쉘 및 상기 하부 쉘에 고정되는 상부 쉘로 구성되고,
상기 하부 쉘 및 상기 상부 쉘은, 상기 리니어 압축기 본체의 하부 또는 상부를 둘러싸는 반원통형의 몸통부 및 상기 케이싱의 길이 방향으로 상기 반원통형 몸통부의 양쪽 단부에 각각 위치하는 측벽부를 각각 포함하고,
상기 측벽부의 정면에서 상기 케이싱을 볼 때, 상기 하부 쉘과 상기 상부 쉘이 고정되는 분리면은 상기 케이싱의 수평 중심선에 대해 경사지게 형성되며, 상기 분리면의 양쪽 단부 중 적어도 어느 한 쪽 단부는 상기 케이싱의 수평 중심선보다 위 쪽에 위치하고,
상기 전원 연결부는 상기 전원 공급선의 단부가 연결되는 터미널과, 상기 터미널을 보호하기 위한 보호 커버를 포함하며, 상기 터미널과 상기 보호 커버는 상기 분리면의 양쪽 단부 중 상대적으로 높이가 높은 단부 쪽의 상기 하부 쉘의 상기 반원통형 몸통부에 설치되고,
상기 토출관은 상기 보호 커버를 통과하여 상기 리니어 압축기 본체의 냉매 토출부에 연결되는 압축기.
제1항에서,
상기 분리면의 경사 각도는 20° 내지 70°인 압축기.
삭제
삭제
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삭제
제1항 또는 제2항에서,
상기 제1 지지부 및 제2 지지부는 각각 판 스프링을 포함하는 압축기.
제1항 또는 제2항에서,
상기 제1 지지부는 판 스프링을 포함하고, 상기 제2 지지부는 상기 수평 방향 또는 상기 수평 방향에 인접한 방향으로 탄성 변형되는 축 방향 지지 유닛과, 상기 수평 방향에 수직한 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 탄성 변형되는 반경 방향 지지 유닛을 포함하는 압축기.
제8 항에서,
상기 축 방향 지지 유닛은 상기 리니어 압축기 본체와 상기 하부 쉘의 한쪽 측벽부 사이에 개재되는 압축기.
제9항에 있어서,
상기 축 방향 지지 유닛은 일 측이 상기 리니어 압축기 본체에 지지되고 타 측이 상기 하부 쉘의 한 쪽 측벽부에 지지되며,
상기 반경 방향 지지 유닛은 일 측이 상기 리니어 압축기 본체에 지지되고 타 측이 상기 하부 쉘의 반원통형 몸통부에 지지되는 압축기.
제10항에서,
상기 리니어 압축기 본체는, 상기 수평 방향 일 측으로 냉매가 흡입되는 흡입관과이 연결되고, 상기 수평 방향 타 측으로 상기 실린더에서 압축된 냉매가 토출되는 토출관이 연결되며, 상기 수평 방향 타 측에 토출 공간이 형성되는 토출 커버 조립체를 더 포함하며,
상기 축 방향 지지 유닛은 상기 토출 커버 조립체에 상기 수평 방향 또는 상기 수평 방향에 인접한 방향으로 지지되고,
상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 토출 커버 조립체에 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 지지되는 압축기.
제11항에서,
상기 토출 커버는 상기 수평 방향으로 돌출되는 지지 유닛 결합부를 형성하고,
상기 축 방향 지지 유닛은 일 단이 상기 지지 유닛 결합부의 일 측에 요입되는 홈에 안착되고,
상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 지지 유닛 결합부의 외측면에 안착되는 압축기.
제12항에서,
상기 축 방향 지지 유닛은 코일 스프링을 포함하고, 상기 코일 스프링의 일 단이 상기 지지 유닛 결합부의 홈에 안착되는 압축기.
제13항에서,
상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 지지 유닛 결합부에 결합되는 결합부재와, 상기 결합부재에 연결되고 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 연장되는 다리부와, 상기 다리부의 단부에 마련되는 스프링 지지부와, 상기 스프링 지지부에 지지되고 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 수축하는 스프링을 포함하는 압축기.
제14항에서,
상기 스프링은 외경 보다 수축 가능 길이가 더 크게 마련되는 코일 스프링을 포함하는 압축기.
제13항에서,
상기 축 방향 지지 유닛은 외경 보다 수축 가능 길이가 같거나 더 작게 마련되는 코일 스프링을 포함하는 압축기.
제8항에서,
상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 리니어 압축기 본체의 하중 방향에 소정 각도 어긋난 방향으로 압축되는 복수의 코일 스프링을 포함하고,
상기 복수의 코일 스프링은 하중 방향에 대해 대향하는 각도로 배치되는 압축기.
제17항에서,
상기 반경 방향 지지 유닛은 상기 리니어 압축기 본체에 결합되는 결합부재와, 상기 결합부재에 연결되고 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 연장되는 다리부와, 상기 다리부의 단부에 마련되는 스프링 지지부와, 상기 스프링 지지부에 지지되고 반경 방향 또는 반경 방향에 인접한 방향으로 수축하는 코일 스프링을 포함하는 압축기.
제18항에서,
상기 반경 방향 지지 유닛은 하중 방향에 대해 대향하는 각도로 배치되는 한 쌍을 포함하는 압축기.
제18항에서,
상기 다리부는 일 측이 상기 결합부재에 연결되고 타 측이 하중 방향에 대해 대향하는 각도로 분기되어 연장되고,
상기 스프링 지지부와 상기 코일 스프링은 상기 분기된 각각의 다리부에 대응하도록 복수로 마련되는 압축기.