KR102357648B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

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KR102357648B1
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배상은
이상민
하동균
노철기
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로, 내부공간이 밀폐되는 쉘; 상기 쉘의 내부공간에 설치되어 구동력을 형성하는 모터; 상기 모터에 결합되어 실린더에서 왕복 운동을 하도록 설치되는 피스톤; 상기 피스톤이 공진 운동하도록, 상기 피스톤을 축방향으로 지지하는 공진스프링; 및 상기 모터의 외측에 고정 설치되고, 상기 쉘과의 사이에 위치되는 댐핑부재를 포함하고, 모터의 복수개의 커버체결부재에, 상기 댐핑부재가 상기 각 커버체결부재에 끼워지도록 설치됨으로써 외력에 의해 상기 모터의 이동이 발생함에 따른 충격을 흡수할 수 있다.

Description

리니어 압축기{LINEAR COMPRESSOR}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로, 압축기의 이동시 충격을 완화하기 위한 장치에 관한 것이다.
리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에 리니어 모터가 설치되고, 리니어 모터에 연결된 피스톤이 실린더의 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 후 토출시킨다. 이러한, 리니어 압축기는 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 전환하는데 따르는 기계적인 손실이 적어 압축기의 효율이 향상되며 구조가 비교적 간단한 장점이 있다.
리니어 압축기는, 밀폐 공간을 형성하는 쉘 내부에 실린더가 위치되어 압축실을 형성하고, 압축실을 덮는 피스톤이 실린더 내부를 왕복 운동하도록 구성된다.
리니어 압축기의 내부에는 압축유닛과 구동유닛이 각각 설치되며, 모터유닛에서 발생하는 움직임을 통해 압축유닛은 공진스프링에 의해 공진운동을 하면서 냉매를 압축하고 토출시키는 과정을 수행하게 된다.
종래의 리니어 압축기는, 압축기를 구성하는 내부 부품들이 원통형의 쉘에 의해 지지되도록 판스프링을 포함하는 구조를 가진다. 예를 들어, 특허문헌 1(한국 공개특허공보 KR10-2016-0024217 A)에서와 같이, 압축기의 내부에 설치되는 판스프링에 의해 압축기의 내부 부품들을 지지되면서 압축기 구동에 따른 움직임을 최소화할 수 있게 된다.
다만, 종래의 리니어 압축기의 경우, 압축기 내부 부품의 무게로 인해 판스프링에 지지되는 압축기 내부 부품은 중력 방향으로 기울어지게 되므로 상하 진동이 발생하게 되며, 횡형으로 위치되는 압축기의 내부에는 상하 방향의 진동을 막기 위해 판스프링과 별도의 고정부재(stopper)가 설치가 필요해 압축기의 구조를 복잡하게 하는 원인이 된다.
또한, 종래의 리니어 압축기의 경우, 제작이 완성된 압축기를 이송하는 과정 중에 압축기의 상하 진동 발생에 따른 토출커버와 쉘커버와의 충격이 크게 발생할 우려가 있으며, 이에 따라 판스프링의 파단 현상이 발생할 우려가 있다.
본 발명의 일 목적은, 압축기의 이송 과정에서 발생할 수 있는 압축기의 상하 움직임에 따른 충격 발생을 최소화할 수 있는 리니어 압축기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 쉘의 내부에 별도의 스토퍼를 설치하지 않더라도, 쉘과 압축기 내부 구성 간의 충돌에 따른 충격과 소음을 쉘의 내부에서 효과적으로 상쇄시킬 수 있는 리니어 압축기의 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 상기와 같은 구조의 리니어 압축기는, 내부공간이 밀폐되는 쉘; 상기 쉘의 내부공간에 설치되어 구동력을 형성하는 모터; 상기 모터에 결합되어 실린더에서 왕복 운동을 하도록 설치되는 피스톤; 상기 피스톤이 공진 운동하도록, 상기 피스톤을 축방향으로 지지하는 공진스프링; 상기 모터의 외측에 고정 설치되고, 상기 쉘과의 사이에 위치되는 댐핑부재를 포함하고, 상기 모터는, 고정자에 대해 왕복운동을 하는 가동자; 원형의 플레이트 형상으로 이루어지는 프레임 헤드부와, 상기 프레임 헤드부의 후방부에 원통형으로 형성되는 프레임 바디부를 구비하는 프레임; 고정자의 후방부에 설치되고, 환형의 플레이트 형상으로 이루어지는 고정자 커버; 상기 고정자 커버의 전방부와 상기 프레임 헤드부의 후방부 사이에 배치되는 스테이터; 및 상기 프레임 헤드부와 상기 고정자 커버를 체결하고, 상기 프레임 헤드부의 반경방향 외측에 원주방향으로 따라 배치되는 복수의 커버체결부재를 포함하며, 상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재에 끼워지도록 설치되어, 외력에 의해 상기 모터의 이동이 발생함에 따른 충격을 흡수할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 커버체결부재는, 적어도 3개 이상으로 이루어지고,
상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재 중 적어도 2개 이상의 커버체결부재에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재 모두에 끼워지도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재의 복수개의 개소에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 고정자는, 복수의 스테이터 코어 블럭이 원주방향으로 이격되게 배치되고, 상기 커버체결부재는, 상기 스테이터 코어 블럭들 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 댐핑부재는, 상기 프레임 헤드부에 인접한 위치에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 댐핑부재는, 상기 프레임의 중심부를 가로지르는 가상의 선을 기준으로 상측에 위치되는 커버체결부재에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재에 끼워져 상기 커버체결부재의 외주면을 감싸 지지하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 일예에 따르면, 상기 프레임의 후방부에는, 판스프링으로 이루어지는 제1 지지스프링이 설치되고, 상기 프레임의 전방부에는, 압축코일스프링으로 이루어지는 제2 지지스프링이 설치되며, 상기 댐핑부재는, 상기 커버체결부재의 길이 방향으로, 상기 제1 지지스프링보다 상기 제2 지지스프링에 인접한 위치에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 댐핑부재는 원통형의 몸체; 상기 몸체를 관통하도록 이루어지는 안착홀; 및 상기 몸체로부터 연장되어 상기 모터에 안착되도록 지지력을 제공하는 지지부를 포함하고, 상기 몸체의 외측면은 상기 쉘의 내측면에 접촉하여 충격을 흡수하도록 이루어질 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
본 발명에 따른 리니어 압축기는, 커버 체결부재에 설치되는 댐핑부재를 통해, 쉘의 내부에서 발생되는 충격과 진동을 효과적으로 상쇄시키는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 압축기의 이송중 발생하게 되는 충격은, 댐핑부재가 쉘과 충돌하면서 그 충격을 완충시킴으로써 지지스프링에 가해지는 충격에 따른 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 리니어 압축기의 내부에 압축기 본체의 움직임을 제한하기 위한 별도의 스토퍼를 설치하지 않을 수 있어, 압축기의 제작 공정을 줄이며 그 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.
도 1은, 본 실시예에 따른 리니어 압축기의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 리니어 압축기를 Ⅳ-Ⅳ에 따라 절개한 단면도이다.
도 3은, 본 실시예에 따른 리니어 압축기에 댐핑부재가 설치된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4의 (a)는, 본 실시예에 따른, 댐핑부재의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4의 (b)는, 다른 실시예에 따른, 댐핑부재의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는, 서로 다른 댐핑부재가 설치된 모습을 나타내는 개념도이다.
도 6은, 댐핑부재가 커버체결부재에 설치된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7은, 댐핑부재가 커버체결부재에 설치된 모습을 나타내는 정면도이다.
도 8의 (a)는 종래의 리니어 압축기의 모습을 나타내는 개념도이고, 도 8의 (b)는 본 실시예에 따른 리니어 압축기의 모습을 나타내는 개념도이다.
이하, 본 발명에 관련된 리니어 압축기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일ㅇ유사한 구성에 대해서는 동일ㅇ유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 서로 다른 실시예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는, 도 1의 리니어 압축기(100)를 Ⅳ-Ⅳ에 따라 절개한 단면도이다.
본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)는, 쉘(100)의 내부에 압축기 본체(C)가 설치되어 리니어 모터와 가동자(133)에 결합된 피스톤(142)이 실린더(141)의 내부에서 왕복운동을 하면서 냉매를 흡입, 압축 및 토출할 수 있게 된다.
구체적으로, 본 실시예에 의한 리니어 압축기(100)의 동작 과정을 살펴보면,
모터유닛(130)의 권선코일(134)에 전류가 인가되면, 외측 고정자(131)와 내측 고정자(132) 사이에 자속이 형성되고, 이 자속에 의해 발생되는 전자기력에 의해 마그네트 프레임(1331)과 마그네트(133b)로 된 가동자(130b)가 외측 고정자(131)와 내측 고정자(132) 사이의 공극에서 왕복 운동을 하게 된다.
이 경우, 마그네트 프레임(130b)에 연결된 피스톤(142)이 실린더(141)에서 축방향으로 왕복운동을 하면서, 압축공간(V)의 체적이 증가되거나 또는 감소된다. 이때, 피스톤(142)이 후진하여 압축공간(V)의 체적이 증가하게 되면 흡입밸브(143)가 개방되어 흡입유로(1421)의 냉매가 압축공간(V)으로 흡입되는 반면, 피스톤(142)이 전진하여 압축공간(V)의 체적이 감소하게 되면 그 압축공간(V)의 압력이 상승하게 된다. 이후, 압축공간(V)에서 압축된 냉매가 토출밸브(1441)를 개방시키면서 토출커버(1651)의 제1 토출공간(S1)으로 배출된다.
이후, 제1 토출공간(S1)으로 토출된 냉매는 연통구멍(1461e)을 통해 커버하우징(1462)의 제2 토출공간(S2)으로 이동하게 된다. 이때, 제1 토출공간(S1)에서 제2 토출공간(S2)으로 이동하는 냉매의 일부는 가스베어링의 입구를 이루는 베어링 입구홈(125a)으로 유입되고, 이 냉매는 베어링 연통구멍(125b)과 베어링 연통홈(125c), 그리고 실린더(141)의 가스베어링(1411)을 통해 실린더(141)의 내주면과 피스톤(142)의 외주면 사이의 베어링면으로 공급되며, 이 베어링면으로 공급되는 고압의 냉매는 실린더(141)와 피스톤(142) 사이를 윤활한 후 일부는 압축공간(V)으로, 나머지는 흡입공간인 쉘(110)의 내부공간(110a)으로 유출되게 된다.
또한, 제2 토출공간(S2)으로 유입된 냉매는 루프파이프(1144)와 냉매토출관(1142)을 통해 압축기의 외부로 배출되어, 냉동사이클의 응축기로 이동하는 일련의 과정을 반복하게 된다.
이하, 본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)의 구조에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
리니어 압축기(100)는, 쉘(100)의 내부에 압축기 본체(C)가 설치되고, 리니어 모터와 가동자(133)에 결합된 피스톤(142)이 실린더(141)의 내부에서 왕복운동하도록 설치되는 구조를 가진다.
쉘(110)은 원통 형상으로 이루어지는 원통쉘(111)과, 원통쉘(111)의 양단부에 결합되는 한 쌍의 쉘 커버(112, 113)를 포함할 수 있다.
쉘 커버(112, 113)는 후방부인 냉매 흡입측에 설치되는 제1 쉘커버(112)와, 전방부인 냉매 토출측에 설치되는 제2 쉘커버(113)를 포함할 수 있다.
원통쉘(111)은 횡방향으로 길게 연장되는 원통형의 형상으로 이루어질 수 있다.
원통쉘(111)의 중심축은 압축기 본체(C)의 중심축과 일치하도록 이루어질 수 있으며, 압축기 본체(C)의 중심축은 압축기 본체(C)를 구성하는 실린더(141)와 피스톤(142)의 중심축과 일치하게 된다.
원통쉘(111)은 모터 유닛(130)의 크기에 따라 다양한 내경을 가질 수 있다.
리니어 압축기(100)는 오일베어링이 아닌 가스베어링이 적용됨에 따라, 쉘(110)의 내부공간에 오일이 채워질 필요가 없다. 이에, 원통쉘(111)의 내경은 최대한 작도록, 후술할 프레임(120)의 프레임 헤드부(121)가 쉘(110)의 내주면과 접촉되지 않을 정도의 간격만 가질 수 있는 정도로 형성되는 것이 가능하다.
원통쉘(111)은 양단이 개구되도록 이루어지고, 원통쉘(111)의 개구된 양단에는 제1 쉘커버(112)와 제2 쉘커버(113)가 각각 결합될 수 있다. 제1 쉘커버(112)는 원통쉘(111)의 후방측인 좌측 개구단을 덮도록 설치되고, 제2 쉘커버(113)는 원통쉘(111)의 전방측인 우측 개구단을 각각 덮도록 설치될 수 있다.
제1 쉘커버(112)에는 냉매를 쉘(110)의 내부공간(미도시)으로 안내하는 냉매흡입관(1141)이 관통되어 결합되고, 원통쉘(111)에는 압축된 냉매를 냉동사이클로 안내하는 냉매토출관(1142) 및 냉매 보충을 위한 냉매주입관(1143)이 각각 관통하여 결합될 수 있다.
원통쉘(111)의 후방측 측면에는 터미널 브라켓(115)이 구비되고, 터미널 브라켓(119)에는 외부전원을 리니어 모터에 전달하기 위한 터미널(1151)이 원통쉘(111)을 관통하도록 구비될 수 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 원통쉘(111)의 내부에 설치되는 압축기 본체(C)의 후방측과 전방측에는 각각 압축기 본체(C)를 지지하도록 후방측 지지스프링(제1 지지스프링, 1161)과 전방측 지지스프링(제2 지지스프링, 1162)이 각각 설치될 수 있다.
제1 지지스프링(1161)은 후술할 리어 커버(1512)의 후면과 이를 마주보는 제1 쉘커버(112)의 사이에 구비되는 판스프링으로 이루어지고, 제2 지지스프링(1162)은 커버 하우징(1555)의 외주면과 이를 마주보는 원통쉘(111)의 내주면 사이에 구비되는 압축코일스프링으로 이루어질 수 있다.
또한, 일반적으로 리니어 압축기는, 쉘(110)의 내부에는 압축기 본체(C)를 구속하기 위한 스토퍼(stopper)가 설치되는 것이 일반적이다.
다만, 본 발명에 따른, 리니어 압축기(100)는 댐핑부재(170)를 포함하여, 쉘(110)의 내부에 별도의 스토퍼를 설치되지 않으며, 압축기의 이송 과정에서 발생할 수 있는 압축기의 상하 움직임에 따른 충격 발생을 최소화할 수 있게 된다.
댐핑부재(170)는 압축기 본체(C)를 반경방향(또는 상하방향)으로 구속하게 되므로, 압축기의 운반 중에 발생하는 흔들림, 진동 또는 충격 등에 의하여 압축기 본체가 쉘(110)에 부딪혀 파손되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 댐핑부재(170)를 통해, 압축기에 외부 충격이 가해지더라도 쉘(110)의 내측면과 댐핑부재(170)가 먼저 서로 접촉하게 됨으로써, 제1 지지스프링(1161) 및 제2 지지스프링(1162)에 가해지는 충격에 의한 파손을 방지할 수 있게 될 것이다.
압축기 본체(C)는 프레임(120), 리니어 모터로 이루어지는 모터유닛(130), 압축유닛(140), 흡토출유닛(150), 공진유닛(160)을 포함할 수 있다.
모터유닛(130)과 압축유닛(140)의 전방부는 프레임(120)에 고정되고, 모터유닛(130)과 압축유닛(140)은 공진유닛(160)에 의해 지지될 수 있다.
프레임(120)은 프레임 헤드부(121)와, 프레임 바디부(122)를 포함할 수 있다. 프레임 헤드부(121)는 원형의 플레이트 형상으로 이루어지고, 프레임 바디부(122)는 프레임 헤드부(121)의 후방부에 원통형의 형상으로 형성될 수 있다.
프레임 헤드부(121)의 후방부에는 외측 고정자(131)가 결합되고, 프레임 헤드부(121)의 전방부에는 토출커버 조립체(155)가 각각 결합될 수 있다.
또한, 프레임 바디부(122)의 외주면에는 내측 고정자(132)가 결합되고, 프레임 바디부(122)의 내주면에는 실린더(141)가 각각 결합될 수 있다.
프레임(120)은 가스베어링 통로부(미부호)를 이루는 베어링 입구홈(125a), 베어링 연통구멍(125b), 베어링 연통홈(125c)을 포함한다.
베어링 입구홈(125a)은 프레임 헤드부(121)의 전방면 일측에 형성되고, 베어링 연통구멍(125b)은 베어링 입구홈(125a)의 후방면에서 프레임 바디부(122)의 내주면으로 관통되어 형성되며, 베어링 연통홈(125c)은 베어링 연통구멍(125b)에 연통되도록 프레임 바디부(122)의 내주면에 형성될 수 있다.
베어링 입구홈(125a)은 프레임 헤드부(121)의 전방면에서 기설정된 깊이만큼 축방향으로 함몰지게 형성되고, 베어링 연통구멍(125b)은 베어링 입구홈(125a)보다 단면적이 작은 구멍으로 프레임 바디부(122)의 내주면을 향해 경사지게 형성될 수 있다.
베어링 연통홈(125c)은 프레임 바디부(122)의 내주면에 소정의 깊이와 축방향 길이를 가지는 환형 모양으로 형성될 수 있다. 다만, 베어링 연통홈(125c)은 프레임 바디부(122)의 내주면이 접하는 실린더(141)의 외주면에 형성되거나 또는 프레임 바디부(122)의 내주면과 실린더(141)의 외주면에 반씩 각각 형성될 수도 있다.
또한, 베어링 연통홈(125c)에 대응하는 실린더(141)에는 상기 베어링 연통홈(125c)에 연통되는 가스베어링(1411)이 형성될 수 있다.
모터유닛(130)는 고정자(130a) 및 고정자(130a)에 대해 왕복운동을 하는 가동자(mover, 130b)를 포함할 수 있다.
고정자(130a)는 복수개의 스테이터 코어 블럭이 원주방향으로 이격되게 배치되는 형상으로 이루어질 수 있으며, 커버체결부재(136)는, 스테이터 코어 블럭 사이에 배치됨으로써, 댐핑부재(170)가 원통쉘(111)과의 접촉에 따른 충격 흡수가 이루어질 수 있도록 한다.
고정자(130a)는 외측 고정자(131) 및 내측 고정자(132)를 포함할 수 있다. 외측 고정자(131)는 프레임(120)의 프레임 바디부(122)를 둘러싸며 프레임 헤드부(121)에 고정되고, 내측 고정자(132)는 외측 고정자(131)의 내측에 기설정된 공극(130c) 만큼 이격되게 고정될 수 있다.
외측 고정자(131)는 코일권선체(1311) 및 외측 고정자코어(1312)를 포함할 수 있다.
외측 고정자코어(1312)는 원주방향을 따라 적층되는 복수 개의 코어 블록(core blocks)을 포함할 수 있다. 각각의 코어 블록은 'ㄷ' 형태로 이루어지는 다수 장의 라미네이션 시트(lmamination sheet, 미도시)가 층층이 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
외측 고정자(131)의 후방측에는 외측 고정자(131)를 고정하기 위한 고정자 커버(1611)가 설치될 수 있다.
외측 고정자(131)의 전방면은 프레임 헤드부(121)에 지지되며, 후방면은 고정자 커버(1611)에 지지된다.
또한, 일 방향으로 연장되는 바(bar)의 형상으로 이루어지는 커버 체결부재(136)는 고정자 커버(1611)를 관통하고, 외측 고정자(131)의 가장자리를 지나 프레임 헤드부(121)에 삽입되도록 설치될 수 있다.
커버체결부재(136)는, 프레임 헤드부(121)와 고정자 커버(1611를 체결하는 역할을 할 수 있으며, 커버체결부재(136)는 프레임 헤드부(121)의 반경방향 외측에 원주 방향을 따라 배치될 수 있다.
커버체결부재(136)는, 복수개로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 커버체결부재(136)는, 적어도 3개 이상으로 이루어질 수 있으며, 이때, 댐핑부재(170)는, 각 커버체결부재(136) 중 적어도 2개 이상의 커버체결부재(136)에 설치될 수 있을 것이다.
또한, 댐핑부재(170)는 각 커버체결부재(136)의 복수개의 개소에 각각 설치되는 것이 가능할 것이다.
또한, 댐핑부재(170)가 3개의 커버체결부재(136)에 각각 결합될 경우, 복수개의 댐핑부재(170) 간에는, 중심축을 기준으로 120도 간격으로 배치될 수 있을 것이다.
커버 체결부재(136)의 일 측에는 댐핑부재(170)가 끼워지도록 설치될 수 있으며, 커버 체결부재(136)에 결합된 댐핑부재(170)는 압축기 본체(c)에 가해지는 외력에 따라 원통쉘(111)의 내측면에 접촉되면서 충격을 흡수하는 역할을 하게 된다.
모터유닛(140)은 커버 체결부재(136)에 의해, 프레임 헤드부(121)의 후방부와 고정자 커버(1611)의 전방부의 사이에서 안정적으로 고정될 수 있다.
고정자 커버(1611)는 외측 고정자(131)를 지지하는 역할과 함께, 전방측 공진스프링을 지지하는 역할을 할 수 있다. 이에, 고정자 커버(1611)는 모터유닛(130)의 일부를 이루기도 하지만 공진유닛(160)의 일부를 이루기도 한다.
내측 고정자(132)는 프레임 바디부(122)의 외주면에 삽입되어 결합될 수 있다. 내측 고정자(132)는 내측 고정자코어(미부호)를 이루는 다수 장의 라미네이션 시트(미부호)가 프레임 바디부(122)를 둘러싸도록 그 프레임 바디부(122)의 외측에서 원주 방향을 따라 적층될 수 있다.
가동자(130b)는 마그네트 프레임(1331) 및 그 마그네트 프레임(1331)에 지지되는 마그네트(1332)를 포함한다.
마그네트 프레임(1331)은 전방부가 개구되고, 후방부가 폐쇄된 원통 형상으로 이루어질 수 있다. 마그네트 프레임(1331)의 전방부는 모터유닛(130)의 후방측에서 전방측으로 삽입되어 외측 고정자(131)와 내측 고정자(132) 사이의 공극에 위치하게 되고, 마그네트 프레임(1331)의 후방측은 모터유닛(130)의 후방측과 공진유닛(160)의 전방측 사이에 위치하게 된다.
마그네트 프레임(1331)의 전방측 외주면에는 마그네트(1332)가 고정 설치될 수 있다. 예를 들어, 마그네트 프레임(1331)의 전방측 외주면에 마그네트 삽입홈(미도시)이 형성되고, 마그네트 삽입홈에 마그네트(1332)가 삽입되어 결합될 수 있다. 마그네트(1332)는 복수 개로 분리되어 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 고정하거나, 또는 한 개의 원통 형상으로 형성되어 고정될 수도 있다.
마그네트 프레임(1331)의 후방면 중앙에는 머플러 삽입구멍(1331a)이 형성되고, 머플러 삽입구멍(1331a)에는 흡입머플러(151)가 관통하여 결합될 수 있다.
마그네트 프레임(1331)의 후측부에는 피스톤(142)과 함께 스프링 서포터(1613)가 결합될 수 있다.
압축유닛(140)은 실린더(141), 피스톤(142), 흡입밸브(143), 토출밸브 조립체(144), 흡입머플러(151) 및 토출커버 조립체(155)를 포함할 수 있다.
실린더(141)는 알루미늄 소재(알루미늄 또는 알루미늄 합금)와 같이 가볍고 가공성이 우수한 소재로 형성될 수 있다. 실린더(141)는 원통 형상으로 형성되어 프레임(120)의 내부에 삽입 고정될 수 있다.
실린더(141)에는 피스톤(142)이 삽입되어 왕복운동을 하면서 그 실린더(141)의 전방측 내부에 압축공간(V)을 형성하게 된다. 압축공간(V)은 흡입밸브(143)와 토출밸브 조립체(144)를 두고 피스톤(142)의 흡입유로(1421)와 토출밸브 조립체(144)의 토출공간(S)에 각각 연통될 수 있다.
실린더(141)에는 가스베어링(1411)이 형성될 수 있다. 가스베어링(1411)은 베어링 연통홈(125c)과 연통되는 위치에서 실린더(141)의 외주면과 내주면 사이를 반경방향으로 관통하여 형성된다. 토출공간(S)으로 토출된 냉매의 일부는 가스베어링 통로부(미부호)와 가스베어링(1411)을 통해 실린더(141)의 내주면과 피스톤(142)의 외주면 사이의 베어링면으로 공급된다. 이 냉매는 고압을 형성함에 따라 피스톤(142)을 실린더(141)로부터 부상시켜 그 피스톤(142)이 실린더(141)에서 이격된 상태로 왕복운동을 하게 된다.
이때, 베어링면은 피스톤(142)의 왕복운동을 따라 그 범위가 가변될 수 있다. 이에 따라, 베어링면의 전방측은 압축공간(V)에 연통될 수 있고, 후방측은 흡입공간을 이루는 쉘(110)의 내부공간(110a)에 연통될 수 있다.
이때, 가스베어링(1411)은 압축공간(V) 또는 흡입공간에 너무 근접하도록 형성되면, 베어링면으로 공급되는 고압의 냉매가 압축공간(V) 또는 흡입공간으로 누설되면서 압축기 효율이 저하될 수 있다. 이를 위해, 가스베어링(1411)은 압축공간(V) 또는 흡입공간에 직접 연통되지 않는 위치에 형성되는 것이 바람직할 것이다.
피스톤(142)은 실린더(141)와 마찬가지로 알루미늄 복합 소재로 이루어질 수 있다. 피스톤(142)의 전방부는 부분적으로 개방되고, 후방부는 완전히 개방되는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
피스톤(142)은 개방단인 후방단이 마그네트 프레임(1331)에 연결될 수 있다. 이에 따라 피스톤(142)은 마그네트 프레임(1331)과 함께 왕복 운동을 할 수 있다.
피스톤(142)의 내부에는 흡입유로(1421)가 축방향으로 관통 형성되고, 피스톤(142)의 전방부에는 흡입유로(1421)와 압축공간(V) 사이를 연통시키는 흡입포트(1422)가 형성될 수 있다. 흡입포트(1422)는 중앙에 한 개만 형성되거나 가장자리에 복수 개가 형성될 수 있다.
피스톤(142)의 전방면에는 흡입포트(1422)를 선택적으로 개폐하는 흡입밸브(143)가 구비될 수 있다.
흡입밸브(143)는 얇은 강판으로 형성되어 피스톤(142)의 선단면에 볼트 체결될 수 있다. 흡입밸브(143)는 한 개 또는 복수 개의 개폐부를 가지는 일종의 리드밸브로 이루어질 수 있다.
토출밸브 조립체(144)는 압축공간(V)의 토출측을 개폐할 수 있도록 실린더(141)의 전방단에 구비될 수 있다. 토출밸브 조립체(144)는 토출커버 조립체(155)의 토출공간(S)에 수용될 수 있다.
토출밸브 조립체(144)는 토출밸브(1441), 밸브 스프링(1442), 스프링 지지부재(1443)를 포함할 수 있다.
토출밸브(1441)는 실린더(141)를 마주보는 밸브본체부(1441a)와, 토출커버 조립체(155)를 마주보는 스프링결합부(1441b)로 이루어질 수 있다. 밸브본체부(1441a)와 스프링결합부(1441b)는 단일체로 성형될 수도 있고, 각각 제작되어 후조립되는 것도 가능하다.
밸브본체부(1441a)는 원판형상 또는 반구형상으로 형성되고, 스프링결합부(1441b)는 바(bar)의 형상으로 연장되어 밸브본체부(1441a)의 전방면 중앙에서 축방향으로 형성될 수 있다.
밸브본체부(1441a)는 탄소섬유가 수지에 함유되어 형성될 수 있다. 탄소섬유는 불규칙하게 배열되거나, 격자모양이나 일방향 정렬과 같이 규칙적으로 배열된 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 탄소섬유가 규칙적으로 배열되는 경우에는 탄소섬유는 실린더(141)의 선단면과 평행하게 배열되도록 하는 것이 충돌시 실린더의 손상을 줄일 수 있어 바람직하다.
밸브 스프링(1442)은 판스프링 또는 압축코일스프링으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 밸브스프링(1442)은 원판 모양의 판스프링으로 형성되어 스프링 결합부(1441b)에 결합될 수 있다.
스프링 지지부재(1443)는 환형으로 형성되어 그 내주면에 밸브 스프링(1442)의 테두리가 감싸지도록 삽입되어 결합될 수 있다. 스프링 지지부재(1443)는 밸브 스프링(1442)의 두께보다 두껍게 형성되어 그 밸브 스프링(1442)이 탄성력을 발생하게 된다.
흡토출유닛(150)은 흡입머플러(151)와 토출커버 조립체(155)를 포함한다. 흡입머플러(151)와 토출커버 조립체(155)는 압축공간(V)을 사이에 두고 흡입머플러(151)는 흡입측에, 토출커버 조립체(155)는 토출측에 각각 구비될 수 있다.
흡입머플러(151)는 마그네트 프레임(1331)의 머플러 삽입구멍(1331a)을 관통하여 피스톤(142)의 흡입유로(1421)에 삽입될 수 있다. 쉘(110)의 내부공간(110a)으로 흡입되는 냉매는 흡입머플러(151)를 통해, 흡입유로(1421)로 유입되고, 이 냉매는 흡입밸브(143)를 열면서 그 피스톤(142)의 흡입포트(1422)를 통해 실린더(141) 사이의 압축공간(V)로 흡입될 수 있다.
흡입머플러(151)는 마그네트 프레임(1331)의 후방면에 고정될 수 있다. 예를 들어, 흡입머플러(151)는 후술할 피스톤(142)에 결합된다. 흡입머플러(151)는 냉매가 피스톤(142)의 흡입유로(1421)를 통하여 압축공간(V)으로 흡입되는 과정에서 발생되는 냉매의 유동소음이 저감될 수 있다.
흡입머플러(151)는 다수 개의 머플러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수 개의 머플러는 상호 결합되는 제1 머플러(1511), 제2 머플러(1512) 및 제3 머플러(1513)를 포함할 수 있다.
제 1 머플러(1511)는 피스톤(142)의 내부에 위치되며, 제2 머플러(1512)는 제1 머플러(1511)의 후단에 결합된다. 제3 머플러(1513)는 제2 머플러(1512)를 내부에 수용하며, 전단부가 제1 머플러(1511)의 후단에 결합될 수 있다. 이에 따라, 냉매는 제1 머플러(1511), 제2 머플러(1512) 및 제3 머플러(1513)를 차례로 통과할 수 있다. 이 과정에서 냉매의 유동소음은 감쇄될 수 있다.
흡입머플러(151)에는 머플러 필터(1514)가 장착될 수 있다. 머플러 필터(1514)는 제2 머플러(1512)와 제3 머플러(1513)가 결합되는 경계면에 위치될 수 있다. 예를 들어, 머플러 필터(1514)는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 머플러 필터(4514)의 가장자리는 제2,3 머플러(1512,1513)의 결합면 사이에 놓여서 지지될 수 있다.
토출커버 조립체(155)는 토출밸브 조립체(144)를 수용하여 프레임(120)의 전방면에 결합될 수 있다. 토출커버 조립체(155)는 한 개의 토출커버로 이루어질 수도 있고, 복수 개의 토출커버로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 토출커버 조립체(155)는 복수 개의 토출커버가 겹치도록 배치되는 것으로, 편의상 냉매의 토출순서에 따라 내측에 위치하는 토출커버를 토출커버로, 외측에 위치하는 토출커버를 커버 하우징으로 구분하여 설명한다.
토출커버 조립체(155)는 토출밸브 조립체(144)를 수용하는 토출커버(1551)와, 토출커버(1551)를 수용하여 프레임(120)의 전방면에 고정되는 커버 하우징(1555)을 포함할 수 있다. 토출커버(1551)는 고온에 견디는 엔지니어링 플라스틱으로 형성되고, 커버 하우징(1555)은 알루미늄 다이캐스트로 형성될 수 있다.
토출커버(1551)는 커버 본체부(1551a)와, 커버 본체부(1551a)의 외주면에서 반경방향으로 연장되는 커버 플랜지부(1551b)와, 커버 플랜지부(1551b)에서 전방을 향해 연장되는 커버 돌출부(1551c)를 포함할 수 있다.
커버 본체부(1551a)는 후방면이 개구되고 전방면이 일부 막힌 용기 형상으로 형성되어 후술할 커버 하우징(1555)의 외측 토출공간(S2)에 삽입될 수 있다. 커버 본체부(1551a)의 내부공간은 내측 토출공간(S1)을 형성하게 된다. 내측 토출공간(S1)의 내부에 토출밸브 조립체(144)가 수용됨에 따라, 냉매가 토출되는 순서를 기준으로 보면 내측 토출공간(S1)은 제1 토출공간을 형성하게 된다.
커버 본체부(1551a)의 전방면 중심부에서 토출밸브 조립체(144)를 향하는 방향으로 연장되는 커버 보스부(1551d)가 형성될 수 있다. 커버 보스부(1551d)는 원통 형상으로 형성되고, 커버 보스부(1551d)의 후방면 중앙에는 토출커버(1551)의 내측 토출공간(S1)과 커버 하우징(1555)의 외측 토출공간(S2) 사이를 연통시키는 연통구멍(1461e)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 외측 토출공간(S2)은 냉매가 토출되는 순서를 기준으로 보면 제2 토출공간을 형성하게 된다.
커버 플랜지부(1551b)는 커버 본체부(1551a)의 전방측 외주면에서 플랜지 형상으로 연장 형성될 수 있다. 커버 플랜지부(1551b)의 후방면은 토출밸브 조립체(144)의 일부를 이루는 스프링 지지부재(1443)에 밀착되어 축방향으로 지지되고, 커버 플랜지부(1551b)의 전방면은 후술할 커버 하우징(1555)의 커버 지지부(1555b)에 밀착되어 축방향으로 지지될 수 있다.
커버 돌출부(1551c)는 커버 플랜지부(1551b)의 전방면 가장자리에서 커버 하우징(1555)의 내측면을 향해 연장 형성될 수 있다. 커버 돌출부(1551c)는 원통 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 커버 돌출부(1551c)의 외주면이 후술할 커버 하우징(1555)의 하우징 주벽부(1555a)의 내측면에 밀착되어 반경방향으로 지지될 수 있다.
커버 하우징(1555)은 프레임 헤드부(121)의 전방면에 고정되며, 내부에는 외측 토출공간(S2)이 형성된다. 외측 토출공간(S2)의 일측은 토출커버(1551)의 연통구멍(1461e)을 통해 그 토출커버(1551)의 내측 토출공간(S1)과 연통되고, 외측 토출공간(S2)의 타측은 루프파이프(1144)를 통해 냉매토출관(1143)과 연결될 수 있다.
예를 들어, 커버 하우징(1555)은 전방면은 막히고 후방면이 개방된 용기 형상으로 형성된다. 커버 하우징(1555)의 측벽면을 이루는 하우징 주벽부(1555a)가 대략 원통 형상으로 형성되고, 하우징 주벽부(1555a)의 후방단은 프레임(120)의 전방면에 단열부재(미부호)를 사이에 두고 밀착되어 결합될 수 있다.
커버 하우징(1555)의 내부에는 내측 전방면에서 프레임(120)을 향해 연장되는 커버 지지부(1555b)가 연장 형성될 수 있다. 커버 지지부(1555b)는 커버 하우징(1555)의 하우징 주벽부(1555a)에서 기설정된 간격만큼 이격되어 원통형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 커버 하우징(1555)의 내부공간은 커버 지지부(1555b)에 의해 반경방향으로 내측공간과 외측공간으로 구분될 수 있다.
커버 하우징(1555)의 내측공간에는 토출커버(1551)의 커버 본체부(1551a)가 삽입되고, 커버 하우징(1555)의 외측공간에는 토출커버(1551)의 커버 돌출부(1551c)가 삽입되며, 커버 지지부(1555b)의 전방단에는 토출커버(1551)의 커버 플랜지부(1551b)가 축방향으로 지지될 수 있다.
커버 하우징(1555)의 주벽면에는 파이프결합부(미도시)가 관통 형성되고, 파이프결합부에는 쉘(110)의 내부공간(110a)에서 다수 절곡되는 루프파이프(1144)의 일단이 연결된다. 루프파이프(1144)의 타단은 냉매토출관(1143)에 연결된다. 이에 따라, 외측 토출공간(S2)으로 토출되는 냉매는 루프파이프(1144)을 통해 냉매토출관(1143)으로 안내되고, 이 냉매는 냉매관을 통해 냉동사이클장치로 안내될 수 있다.
공진유닛(160)은 지지부(161)와 상기 지지부(161)에 의해 지지되는 공진스프링(162)을 포함할 수 있다.
지지부(161)는 공진스프링(162)의 전방단과 후방단을 각각 지지하는 부재들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 지지부(161)는 고정자 커버(1611), 리어 커버(1612), 스프링 서포터(1613)로 이루어질 수 있다.
고정자 커버(1611)는 외측 고정자(131)의 후방면에 밀착되어 커버 체결부재(136)에 의해 프레임(120)에 고정되고, 리어 커버(1612)는 고정자 커버(1611)의 후방면에 체결 고정된다. 스프링 서포터(1613)는 마그네트 프레임(1331) 및 피스톤(142)에 결합되어 고정자 커버(1611)와 리어 커버(1612)의 사이에 위치될 수 있다.
이에 따라, 스프링 서포터(1613)를 기준으로 전방측에는 고정자 커버(1611)가, 후방측에는 리어 커버(1612)가 각각 배치될 수 있다. 그리고, 고정자 커버(1611)와 스프링 서포터(1613)의 사이에 후술할 제1 공진스프링(1621)이, 스프링 서포터(1613)와 리어 커버(1612)의 사이에 제2 공진스프링(1622)이 각각 설치될 수 있다.
고정자 커버(1611)는 환형으로 형성되고, 리어 커버(1612)는 지지다리부(1612a)가 형성되어 고정자 커버(1611)로부터 축방향으로 이격되며, 스프링 서포터(1613)는 서포터 바디부(1616)가 축방향으로 연장되어 고정자 커버(1611)와 리어 커버(1612)로부터 각각 축방향으로 이격될 수 있다.
서포터 바디부(1616)는 리어 커버(1612)의 지지다리부(1612a)보다 짧게, 대략 절반 정도의 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 스프링 서포터(1613)의 스프링 지지부(1617)는 고정자 커버(1611)와 리어 커버(1612) 사이의 중간 위치에 배치될 수 있다.
이때, 공진스프링(162)은 한 개의 스프링으로 이루어질 수도 있고, 이 경우에는 스프링 서포터(1613)가 배제될 수도 있다. 다만, 본 실시예에서는 공진스프링(162)이 스프링 서포터(1613)를 사이에 두고 전방측에는 제1 공진스프링(1621)이, 후방측에는 제2 공진스프링(1622)이 각각 설치된 예를 중심으로 설명한다.
스프링 서포터(1613)는 마그네트 프레임(1331)의 후방면에 체결되어 고정된다. 이에 따라, 스프링 서포터(1613)는 마그네트 프레임(1331)과 피스톤(142)에 일체로 결합되어 함께 직선으로 왕복운동을 하게 된다.
예를 들어, 스프링 서포터(1613)는 서포터 고정부(1615), 서포터 바디부(1616), 스프링 지지부(1617)를 포함할 수 있다.
서포터 고정부(1615)는 원판 형상으로 형성되고, 중앙부에는 흡입머플러(161)가 관통하기 위한 머플러 삽입구멍(1615a)이 형성될 수 있다. 머플러 삽입구멍(1615a)의 둘레를 따라 체결구멍(1615b) 및 냉매통공(1615c)이 형성될 수 있다.
서포터 바디부(1616)는 서포터 고정부(1615)의 가장자리에서 후방쪽으로 절곡되어 원통 형상으로 형성되고, 원주방향을 따라 복수 개의 냉매통공(1616a)이 형성될 수 있다. 하지만, 서포터 바디부(1616)는 반드시 원통 형상으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 서포터 바디부(1616)는 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 배열되는 복수 개의 다리 모양으로 형성될 수 있다.
스프링 지지부(1617)는 서포터 바디부(1616)의 단부에서 바깥쪽을 향해 반경방향으로 연장될 수 있다. 스프링 지지부(1617)는 복수 개가 구비되고, 복수 개의 스프링 지지부(1617)는 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다.
다만, 스프링 지지부(1617)는 한개의 플랜지 형상으로 형성될 수도 있다. 하지만, 스프링 지지부(1617)가 한 개의 플랜지 형상으로 형성되는 경우에는 후술할 리어 커버(1612)와의 간섭을 고려하여 리어 커버(1612)의 내경이 커져야 하므로 그만큼 압축기의 크기가 비대해질 수 있다.
이에, 스프링 지지부(1617)는 복수 개가 원주방향을 따라 기설정된 간격만큼 이격되고, 스프링 지지부(1617)의 사이에 리어 커버(1612)의 지지다리부(1612a)가 원주방향을 따라 번갈아 위치하도록 결합될 수 있다. 이를 통해, 리어 커버(1612)의 내경을 증가시키지 않아도 되므로 그만큼 압축기의 크기가 비대해지는 것을 억제할 수 있다.
복수 개의 스프링 지지부(1617)에는 스프링 캡(163)이 각각 결합되고, 스프링 캡(163)에는 공진스프링(162)의 단부가 삽입되어 고정될 수 있다. 이에 따라, 공진스프링(162)은 스프링 지지부(1617)에 조립된 상태가 유지될 수 있다.
이를 위해, 복수 개의 스프링 지지부(1617)에는 캡 지지홀(1617a)이 각각 형성된다. 캡 지지홀(1617a)은 서로 마주보는 제1 공진스프링(1621)과 제2 공진스프링(1622)의 개수 및 위치에 따라 형성될 수 있다.
예를 들어, 스프링 지지부(1617)의 전방면에 제1 공진스프링(1621)이, 후방면에 제2 공진스프링(1622)이 각각 결합되는 경우에는 각 스프링 지지부(1617)마다 2개씩의 캡 지지홀(1617a)이 형성될 수 있다. 그리고, 각 캡 지지홀(1617a)에 스프링 캡(163)이 각각 삽입되어 고정될 수 있다.
이에 따라, 제1 공진스프링(1621)과 제2 공진스프링(1622)이 각각 6개씩이고, 이들 6개씩의 제1, 제2 공진스프링(1621, 1622)이 3개의 스프링 지지부(1617)에 각각 2개씩 나뉘어 지지되는 경우에는 총 12개의 스프링 캡(163)이 스프링 지지부(1617)의 전방면과 후방면에 각각 구비될 수 있다. 이하에서는 스프링 지지부(1617)의 전방면에 구비되어 제1 공진스프링(1621)이 결합되는 스프링 캡을 제1 캡(1631), 스프링 지지부(1617)의 후방면에 구비되어 제2 공진스프링(1622)이 결합되는 스프링 캡을 제2 캡(1632)으로 정의하여 설명한다.
복수 개의 스프링 캡(163)은 서로 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 원주방향을 따라 구비되는 각각의 스프링 캡(163)은 동일한 형상으로 형성되는 제1 캡(1631)과 제2 캡(1632)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제1 캡(1631)과 제2 캡(1632)은 각각의 스프링 지지부(1617)를 기준으로 각각 대칭되게 형성될 수 있고, 상이하게 형성될 수도 있다. 즉, 스프링 캡(163)이 헬름홀츠 공명기(Helmholtz Resonator)와 같은 소음장치로 작용할 수 있으면 그 형상은 다양하게 형성될 수 있다.
공진스프링(162)은 제1 공진스프링(1621)과 제2 공진스프링(1622)을 포함할 수 있다.
제1 공진스프링(1621)과 제2 공진스프링(1622)은 압축코일스프링으로 이루어질 수 있다. 제1 공진스프링(1621)과 제2 공진스프링(1622)은 각각 스프링 지지부(1617)를 사이에 두고 축방향으로 대응되게 배치될 수 있다.
예를 들어, 각 제1 공진프링(1621)의 전방단은 고정자 커버(1611)의 후방면에 지지되고, 제1 공진스프링(1621)의 후방단은 스프링 지지부(1617)의 전방면에 지지될 수 있다. 고정자 커버(1611)의 후방면에는 제1 공진스프링(1621)의 전방단이 삽입되어 지지되도록 스프링지지돌기(1611a)가 형성되고, 스프링 지지부(1617)의 전방면에는 앞서 설명한 제1 캡(1631)이 결합될 수 있다.
각 제2 공진프링(1622)의 전방단은 스프링 지지부(1617)의 후방면에 지지되고, 제2 공진스프링(1622)의 후방단은 리어 커버(1612)의 전방면에 지지될 수 있다. 스프링 지지부(1617)의 후방면에는 전술한 제2 캡(1632)이 결합되고, 리어 커버(1612)의 전방면에는 제2 공진스프링(1622)의 후방단이 삽입되어 지지되도록 제2 스프링지지돌기(1612b)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 각각의 제1 공진스프링(1621)은 스프링 서포터(1613)의 전방측에, 각각의 제2 공진스프링(1622)은 스프링 서포터(1613)의 후방측에 구비되어, 제1 공진스프링(1621)과 제2 공진스프링(1622)은 서로 반대로 신축되면서 가동자(133) 및 피스톤(142)을 공진시킬 수 있게 된다.
또한, 스프링 서포터(1613)는 복수 개의 스프링 지지부(1617)가 형성된다. 각각의 스프링 지지부(1617)는 서포터 바디부(1616)의 후방단에서 연장되고 반경방향으로 절곡되어 형성된다.
복수 개의 스프링 지지부(1617)는 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 형성된다. 예를 들어, 복수 개의 스프링 지지부(1617)는 120도의 등간격을 두고 배열되며, 각각의 스프링 지지부(1617)는 동일하게 형성될 수 있다.
각 스프링 지지부(1617)는 각각 원주방향으로 긴 원호 형상으로 형성되고, 각 스프링 지지부(1617)에는 2개씩의 캡 지지홀(1617a)이 원주방향으로 기설정된 간격을 두고 형성될 수 있다.
캡 지지홀(1617a)은 모두 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어 캡 지지홀(1617a)은 동일한 내경을 가지며, 스프링 지지부(1617)를 축방향으로 관통하여 형성될 수 있다.
캡 지지홀(1617a)에는 스프링 캡(163)이 삽입되어 결합될 수 있다. 스프링 캡은 제1 캡(1631)과 제2 캡(1632)으로 이루어져 캡 지지홀(1617a)의 축방향 양쪽에서 각각 삽입될 수 있다. 스프링 캡(163)은 원주방향을 따라 동일한 규격을 가지도록 형성될 수도 있고, 서로 다른 규격을 가지도록 형성될 수도 있다.
스프링 캡(163)은 일종의 헬름홀츠 공명기를 형성함에 따라, 동일한 규격이라는 의미는 동일한 형상으로 형성하여 동일한 주파수 대역(Hz)의 소음을 감쇄시킬 수 있다는 의미로 이해될 수 있다. 따라서, 이하에서 스프링 캡(163)의 형상이 동일하거나 대칭된다는 표현은 스프링 캡(163)의 규격이 동일하다는 의미로 이해될 수 있다.
도 3은, 본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)에 댐핑부재(170)가 설치된 모습을 나타내는 사시도이다. 도 4의 (a)는, 본 실시예에 따른 댐핑부재(170)의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 4의 (b)는, 다른 실시예에 따른 댐핑부재(271)의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는, 서로 다른 댐핑부재(170)가 설치된 모습을 나타내는 개념도이다. 도 6은, 댐핑부재(270)가 커버체결부재(136)에 설치된 모습을 나타내는 단면도이다. 또한, 도 7은, 댐핑부재(270)가 커버체결부재(136)에 설치된 모습을 나타내는 정면도이다.
본 발명에 따른, 리니어 압축기(100)는 댐핑부재(170)를 포함할 수 있다.
댐핑부재(170)는 압축기 본체(C)를 반경방향(또는 상하방향)으로 구속하게 되므로, 압축기의 운반 중에 발생하는 흔들림, 진동 또는 충격 등에 의해 압축기 본체(C)가 쉘(110)에 부딪혀 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 댐핑부재(170)는 압축기에 외부 충격이 가해지더라도 쉘(110)의 내측면과 댐핑부재(170)가 서로 충돌하게 되므로, 제1 지지스프링(1161)과 제2 지지스프링(1162)에 가해지는 충격에 의한 파손을 방지하는 역할을 한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 댐핑부재(170)는 모터유닛(130, 또는 리니어 모터)의 외측에 고정 설치되어, 원통쉘(111)의 내측면과의 사이에 위치됨으로써 원통쉘(111)의 내측면과 사이에서 발생하는 충돌에 따른 진동을 흡수하는 역할을 한다.
이때, 댐핑부재(170)는 양단이 각각 고정자의 전방부에 결합된 프레임과 상기 고정자 커버에 연결되도록 설치되는 커버체결부재(136)에 끼워지도록 설치될 수 있다. 댐핑부재(170)는 커버체결부재(136)보다 원통쉘(111)을 향해 돌출되도록 이루어져, 압축기 본체(C)가 외부 충격에 의해 쉘(110)의 내부에서 움직임이 발생할 경우, 댐핑부재(170)는 압축기 본체(C)보다 원통쉘(111)에 먼저 충돌할 수 있어 완충하는 역할을 수행 할 수 있다.
이때, 댐핑부재(170)의 커버체결부재(136)보다 돌출되도록 이루어져 댐핑부재(170)의 외측면이 원통쉘(111)의 내측면과의 사이에 작은 갭만 가지도록 이루어질 수 있다. 또한, 댐핑부재(170)의 커버체결부재(136)보다 돌출되도록 이루어져, 댐핑부재(170)의 외측면이 원통쉘(111)의 내측면과 서로 접하도록 설치되는 것도 가능할 것이다.
또한, 댐핑부재(170)는, 원통쉘(111)의 내측면과 일정한 거리만큼 서로 이격되도록 위치될 수 있으며, 댐핑부재(170)는, 압축기 본체(C)에 가해지는 충격에 따라 원통쉘(111)의 내측면에 먼저 접촉하게 되므로, 원통쉘(111)과 충돌됨에 따라 발생하는 충격에 따른 진동을 흡수할 수 있게 된다.
또한, 댐핑부재(170)는 프레임(120)의 헤드부(121)에 보다 인접한 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 댐핑부재(170)는, 커버체결부재(136)의 양단에 결합되는 프레임 헤드부(121)와 고정자 커버(1611) 중에 프레임 헤드부(121)에 가까운 위치에 설치될 수 있다. 이에, 외부 충격에 의해 원통쉘(111)과 댐핑부재(170)가 먼저 충돌하면서, 제1 지지스프링(1161)에 가해지는 충격을 저감시킬 수 있게 된다.
즉, 댐핑부재(170)는, 프레임(120)의 중심부를 가로지르는 가상의 수평선을 기준으로 상측에 위치되는 커버체결부재(136)에 설치됨으로써, 외부 충격에 의해 원통쉘(111)과 댐핑부재(170)가 먼저 충돌하면서, 제1 지지스프링(1161)에 가해지는 충격을 저감시킬 수 있게 될 것이다.
또한, 댐핑부재(170)는, 커버체결부재(136)의 길이 방향으로, 제1 지지스프링(1161)보다 제2 지지스프링(1162)에 인접한 위치에 설치될 수 있을 것이다.
또한, 커버체결부재(136)는 프레임(120)의 프레임 헤드부(121)와 고정자 커버(1611)를 연결하도록 복수개로 이루어질 수 있으며, 이때, 댐핑부재(170)는, 각 커버체결부재(136)에 끼워지도록 설치될 수 있으며, 댐핑부재(170)는 적어도 두 개 이상의 커버체결부재(136)에 결합될 수 있다. 이 경우, 복수개의 댐핑부재(170) 간에는, 중심축을 기준으로 120도 간격으로 배치될 수 있을 것이다.
예를 들어, 도 5에서 보는 바와 같이, 복수개의 댐핑부재(170)는, 각 커버체결부재(136)를 따라 설치되는 제1 댐핑부재(171)와 제2 댐핑부재(172)로 이루어질 수 있으며, 제1 댐핑부재(171)와 제2 댐핑부재(172)는 압축기 본체(C)의 중심축을 기준으로 대략 120도 간격으로 배치될 수 있다. 이때, 앞서 살펴본 바와 같이, 각 댐핑부재(171, 172)의 외측면은 원통쉘(111)과는 일정한 거리만큼 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 댐핑부재(170)는 커버 체결부재(136)의 복수개의 개소에 각각 설치될 수 있으며, 커버체결부재(136)를 따라 복수개가 설치되는 것도 가능할 것이다.
댐핑부재(170, 271)는, 커버 체결부재(136)의 일 측에는 끼워지도록 설치될 수 있다. 이를 통해, 커버 체결부재(136)에 결합된 댐핑부재(170)는 압축기 본체(c)에 가해지는 외력에 따라 원통쉘(111)의 내측면에 접촉되면서 충격을 흡수하는 역할을 하게 된다.
댐핑부재(170)는, 원형의 링 형상으로 이루어지는 몸체(171)와 상기 몸체(171)를 관통하도록 이루어져 커버체결부재(136)를 감싸도록 이루어지는 안착홀(171d), 몸체(171)로부터 연장되도록 이루어져 커버체결부재(136)가 끼워지도록 지지력을 형성하는 지지부(171b)를 포함할 수 있다.
몸체(171)은 원통형의 형상으로 이루어지고, 외측면이 원통쉘(111)의 내측면의 형상에 대응되도록 이루어질 수 있다.
댐핑부재(170)는, 탄성력을 갖는 고무재질로 이루어질 수 있다. 사용자는 몸체(171a)를 파지한 상태로, 지지부(171b)의 사이에 형성된 삽입 가이드부(170c)가 일정한 바(bar) 형상으로 이루어지는 커버체결부재(136)를 향하도록 위치시킨 후, 간단히 압입하는 방식으로, 안착홀(171d)에 커버체결부재(136)가 위치될 수 있게 된다.
도 6과 도 7에서 보는 바와 같이, 사용자에 의해 댐핑부재(170)가 커버체결부재(136)에 결합되게 되면, 몸체(171a)에 형성된 안착홀(171d)은 커버체결부재(136)에 삽입된 후 끼워지게 되며, 댐핑부재(170)은 원통쉘(111)의 내측면과 인접하게 배치됨으로써 압축기 본체(C)가 쉘(110)의 내부에서 외부 충격에 의한 움직이게 될 경우, 압축기 본체(C) 보다 원통쉘(111)의 내측면과 먼저 접촉할 수 있게 된다.
또한, 댐핑부재(170)는 커버체결부재(136)의 프레임 헤드부(121)가 결합된 위치에 인접한 위치에 설치될 수 있다.
댐핑부재(170)를 커버체결부재(136)에 결합시키는 간단한 작업을 통해, 압축기의 이동시 발생할 수 있는 외부 충격에 대해, 댐핑부재(170)가 원통쉘(111)과 댐핑부재(170)가 먼저 충돌됨으로써 제1 지지스프링(1161)에 가해지는 충격을 저감시키며 그 파손을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 댐핑부재(271)는 내부에 커버체결부재(136)가 위치되도록 안착홀(271d)이 형성되는 원통형의 형상으로 이루어질 수 있을 것이다. 이 경우, 커버체결부재(136)에 댐핑부재(271)를 설치하는 것이 좀 더 번거롭기는 하나, 압축기의 운반 중에 발생하는 압축기 본체(C)의 흔들림, 진동 또는 충격 등에 의하여 압축기 본체가 쉘(110)에 부딪혀 파손되는 것을 제한할 수 있을 뿐만 아니라, 커버체결부재(136)로부터 댐핑부재(271)가 이탈되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있게 된다.
도 8의 (a)는 종래의 리니어 압축기의 모습을 나타내는 개념도이고, 도 8의 (b)는 본 실시예에 따른 리니어 압축기의 모습을 나타내는 개념도이다.
도 8의 (a)에서 보는 바와 같이, 종래의 리니어 압축기의 경우, 압축기 내부 부품의 무게로 인해 판스프링(1161)에 지지되는 압축기 내부 부품은 중력 방향으로 기울어지고 압축기의 이동중 발생하는 상하 진동을 막기 위해, 횡형으로 위치되는 압축기의 내부에는 별도의 고정부재(stopper)가 설치되게 된다.
구체적으로, 종래의 리니어 압축기의 경우, 쉘(110)의 내부에는 쉘(110)에 대해 압축기 본체(C)를 구속하기 위한 스토퍼(1171, 1172)가 설치된다. 각 스토퍼(1171, 1172)는 압축기 본체(C)의 후방측을 구속하는 제1 스토퍼(1171)와 압축기 본체(C)의 전방측을 구속하는 제2 스토퍼(1172)를 포함할 수 있다.
다만, 제작이 완성된 압축기를 이송하는 과정 중에 압축기의 상하 진동 발생에 따라, 압축기의 전방쉘 커버(113)에 토출커버 조립체(155)이 충돌되면서 충격이 가해지고, 후방부에 위치되는 판스프링(1161)은 원통쉘(111)의 내측면과 충돌되면서 충격이 가해지게 된다.
즉, 종래의 리니어 압축기의 경우, 제작이 완성된 압축기를 이송하는 과정 중에 압축기의 상하 진동 발생에 따른 토출커버 조립체(155)와 전방쉘커버(113)가 충돌될 수 있으며, 특히, 판스프링(1161)과 원통쉘(111)의 내측면 사이에 충돌이 발생함에 따라 판스프링(1161)의 파단 현상이 발생할 우려가 있게 된다.
이에 반해, 본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)는 앞서 설명한 바와 같이, 커버 체결부재(136)에 댐핑부재(170)가 설치됨으로써 압축기의 이동시 발생할 수 있는 외부 충격에 대해, 댐핑부재(170)가 원통쉘(111)과 댐핑부재(170)가 먼저 충돌함으로써 판스프링으로 이루어지는 제1 지지스프링(1161)에 가해지는 충격을 저감시키며 그 파손을 방지할 수 있게 된다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 리니어 압축기(100)는, 압축기의 이동중 발생하게 되는 외부 충격에 대해, 프레임 헤드부(121)에 인접하게 설치되는 댐핑부재(170)가 원통쉘(111)과 충돌하면서 토출커버 조립체(155)와 전방쉘커버(113)가 충돌을 제한할 수 있게 된다. 이에 따라, 압축기 이송중 발생할 수 있는 불필요한 소음을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 압축기의 이동중 발생하게 되는 충격은, 프레임 헤드부(121)에 인접하게 설치되는 댐핑부재(170)가 원통쉘(111)과 충돌하면서 완충시킬 수 있으므로, 제1 지지스프링(1161)과 원통쉘(111)의 내측면 사이에 충돌에 따른 충격을 줄여 압축기를 운반하는 중에 발생하는 흔들림, 진동 또는 충격에 따른 압축기의 신뢰성 저하를 줄일 수 있게 될 것이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 리니어 압축기는 본 발명을 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 내부공간이 밀폐되는 쉘;
    상기 쉘의 내부공간에 설치되어 구동력을 형성하는 모터;
    상기 모터에 결합되어 실린더에서 왕복 운동을 하도록 설치되는 피스톤;
    상기 피스톤이 공진 운동하도록, 상기 피스톤을 축방향으로 지지하는 공진스프링;
    상기 모터의 외측에 고정 설치되고, 상기 쉘과의 사이에 위치되는 댐핑부재를 포함하고,
    상기 모터는,
    고정자에 대해 왕복운동을 하는 가동자;
    원형의 플레이트 형상으로 이루어지는 프레임 헤드부와, 상기 프레임 헤드부의 후방부에 원통형으로 형성되는 프레임 바디부를 구비하는 프레임;
    고정자의 후방부에 설치되고, 환형의 플레이트 형상으로 이루어지는 고정자 커버;
    상기 고정자 커버의 전방부와 상기 프레임 헤드부의 후방부 사이에 배치되는 고정자; 및
    상기 프레임 헤드부와 상기 고정자 커버를 체결하고, 상기 프레임 헤드부의 반경방향 외측에 원주방향으로 따라 배치되는 복수의 커버체결부재를 포함하며,
    상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재에 끼워지도록 설치되어, 외력에 의해 상기 모터의 이동이 발생함에 따른 충격을 흡수하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버체결부재는, 적어도 3개 이상으로 이루어지고,
    상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재 중 적어도 2개 이상의 커버체결부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재에 모두에 끼워지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재의 복수개의 개소에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정자는, 복수의 스테이터 코어 블럭이 원주방향으로 이격되게 배치되고,
    상기 커버체결부재는, 상기 스테이터 코어 블럭들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부재는, 상기 프레임 헤드부에 인접한 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부재는, 상기 프레임의 중심부를 가로지르는 가상의 선을 기준으로 상측에 위치되는 커버체결부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부재는, 상기 각 커버체결부재에 끼워져 상기 커버체결부재의 외주면을 감싸 지지하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 후방부에는, 판스프링으로 이루어지는 제1 지지스프링이 설치되고,
    상기 프레임의 전방부에는, 압축코일스프링으로 이루어지는 제2 지지스프링이 설치되며,
    상기 댐핑부재는, 상기 커버체결부재의 길이 방향으로, 상기 제1 지지스프링보다 상기 제2 지지스프링에 인접한 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부재는
    원통형의 몸체;
    상기 몸체를 관통하도록 이루어지는 안착홀; 및
    상기 몸체로부터 연장되어 상기 모터에 안착되도록 지지력을 제공하는 지지부를 포함하고,
    상기 몸체의 외측면은 상기 쉘의 내측면에 접촉하여 충격을 흡수하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005256833A (ja) * 2004-03-09 2005-09-22 Samsung Kwangju Electronics Co Ltd リニア圧縮器
KR20180093432A (ko) * 2017-02-13 2018-08-22 엘지전자 주식회사 리니어 압축기

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