KR102443707B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

리니어 압축기가 제공된다. 본 명세서의 일 측면(aspect)에 따른 리니어 압축기는 흡입 머플러를 포함한다. 피스톤 본체의 내부에 배치되는 제1 머플러와, 축 방향으로 제1 머플러의 후방에 배치되며 제1 머플러와 연통하는 제2 머플러, 및 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 가지는 제3 머플러 본체를 구비하여 제1 머플러의 후단부 일부와 제2 머플러를 제3 머플러 본체의 내부에 수용하는 제3 머플러를 포함하며, 제3 머플러 본체는 축 방향 후방으로 갈수록 직경이 감소하는 유선형(streamlined) 부분을 포함한다.

Description

리니어 압축기{LINEAR COMPRESSOR}
본 명세서는 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게, 피스톤의 선형 왕복 운동에 의해 냉매를 압축하는 리니어 압축기에 관한 것이다.
압축기는 모터나 터빈 등의 동력 발생 장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 등의 작동 유체를 압축하는 장치로서, 가전 제품 및 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor), 회전식 압축기(로터리 압축기, Rotary compressor), 스크롤 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.
왕복동식 압축기는 피스톤(piston)과 실린더(cylinder) 사이에 작동 가스가 흡입 또는 토출되는 압축실이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉마를 압축하는 방식이고, 회전식 압축기는 편심 회전되는 롤러(roller)와 실린더 사이에 작동 가스가 흡입 또는 토출되는 압축실이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축하는 방식이며, 스크롤 압축기는 선회 스크롤(orbiting scroll)과 고정 스크롤(fixed scroll) 사이에 작동 가스가 흡입 또는 토출되는 압축실이 형성되고 상기 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축하는 방식이다.
최근에는 상기 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 압축기(Linear Compressor)의 사용이 점차 증가하고 있다.
리니어 압축기는 밀폐 공간을 형성하는 케이싱 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 축 방향으로 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 구성된다.
여기에서, "축 방향"은 피스톤이 왕복 운동하는 방향을 의미한다.
따라서, 피스톤이 축 방향으로 실린더 내부를 왕복 운동하면서 냉매를 지속적으로 흡입, 압축, 토출시키는 과정에서는 소음이 발생하게 된다.
이렇게 발생되는 소음을 저감시키기 위해, 피스톤 본체 내부에 흡입 머플러(Muffler)를 설치하는 기술이 개시되어 있다.
이하, 도 1을 참조하여 종래의 리니어 압축기에 구비된 흡입 머플러에 대해 설명한다.
도 1은 종래의 리니어 압축기에 구비된 흡입 머플러의 구성을 나타내는 단면도이다.
종래의 리니어 압축기에 구비된 흡입 머플러(2000)는 피스톤 본체(도시하지 않음)의 내부에 배치되는 제1 머플러(2100), 제1 머플러(2100)의 후방에 배치되는 제2 머플러(2300), 및 제1 머플러(2100)의 적어도 일부와 제2 머플러(2300)를 수용하는 제3 머플러(2500)를 포함한다.
제1 머플러(2100)는 냉매 유로를 형성하며 축 방향으로 연장되는 제1 머플러 본체(2110), 제1 머플러 본체(2110)의 후단부 근처에서 반경 방향으로 연장되는 제1 머플러 플랜지(2120), 및 제1 머플러 플랜지(2120)의 플랜지 연결부(2140)로부터 축 방향 후방으로 연장되는 제1 플랜지 연장부(2130)를 포함한다.
제1 머플러 본체(2110)의 후단부는 제1 머플러 플랜지(2120)에 비해 축 방향 후방으로 더 연장되며, 제1 머플러 본체의 후단부는 개구되어 유입공(2110a)을 형성하고, 제1 머플러 본체(2110)의 전단부는 개구되어 배출공(2110b)을 형성한다.
제1 머플러 본체(2110)의 전단부 근처에는 제1 연장부(2210)와 제2 연장부(2230)가 일정한 간격을 두고 반경 방향으로 돌출되어 흡입 가이드부(2200)를 형성하며, 제1 머플러(2100)는 제1 플랜지 연장부(2130)가 제3 머플러(2500)의 내부에 압입되는 것에 의해 제3 머플러(2500)와 결합된다.
상기 제1 플랜지 연장부(2130)의 내부에 형성되는 유로 단면적은 제1 머플러 본체(2110)의 유로 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
제2 머플러(2300)는 냉매의 유동 방향을 기준으로 상류로부터 하류를 향하여 냉매의 유로 단면적이 변화하도록 구성되는 제2 머플러 본체(2310)를 포함한다.
상기 제2 머플러 본체(2310)는 일정한 내경을 갖는 제1 파트(2310a) 및 상기 제1 파트(2310a)로부터 전방으로 연장되며 상기 제1 파트(2310a)의 내경보다 작은 내경을 가지도록 구성되는 제2 파트(2310b)를 포함한다.
상기 제2 머플러(2300)의 본체(2310)의 후단부, 구체적으로 제1 파트(2310a)의 후단부는 개방되어 있으며, 제1 파트(2310a)의 개방된 후단부는 제3 머플러(2500)의 관통공(2520)을 통해 유입된 냉매가 유입되는 유입공(2320a)을 형성한다.
그리고 상기 제2 머플러 본체(2310)의 전단부, 구체적으로 제2 파트(2310b)의 전단부는 개방되어 있으며, 제2 파트(2310b)의 개방된 전단부는 상기 제2 파트(2310b)를 통과한 냉매를 배출하는 배출공(2320b)을 형성한다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제2 머플러(2300)의 유입공(2320a)을 통하여 상기 제2 머플러(2300)로 유입된 냉매는 상기 제1 파트(2310a)에서 상기 제2 파트(2310b)로 유동하는 과정에서 감소된 유동 단면적을 가지는 유로를 지나게 된다.
상기 제2 머플러(2300)는 상기 제2 파트(2310b)의 전단부 근처에서 반경 방향으로 연장되는 제2 머플러 플랜지(2330) 및 상기 제2 머플러 플랜지(2330)로부터 전방으로 연장되는 제2 플랜지 연장부(2340)를 더 포함한다.
따라서, 제2 파트(2310b)의 전단부는 제2 머플러 플랜지(2330)로부터 축 방향 전방으로 더 연장된다. 그리고 상기 제2 플랜지 연장부(2340)는 상기 제3 머플러(2500)의 내주면에 압입될 수 있다.
상기 제2 플랜지 연장부(2340)의 내부에 형성되는 유로 단면적은 상기 제2 파트(2310b)의 유로 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제2 머플러 본체(2310)에서 배출된 냉매는 상기 제2 플랜지 연장부(2340)의 내부를 유동하면서 확산될 수 있다. 상기 냉매의 확산에 의하여 냉매의 유속은 감소하므로 소음 저감 효과를 얻을 수 있다.
제3 머플러(2500)는 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 가지는 제3 머플러 본체(2510)를 포함하고, 상기 제3 머플러 본체(2510)는 축 방향 전후방으로 연장된다.
상기 제3 머플러(2500)의 후면부에는 냉매 흡입 파이프를 통해 흡입된 냉매를 제3 머플러(2500)로 유동시키기 위한 유입 가이드부(도시하지 않음)가 삽입되는 관통공(2520)이 형성된다.
상기 관통공(2520)은 상기 흡입 머플러(2000)로 냉매의 유입을 가이드 하는 "유입구"로 정의할 수 있다.
상기 제3 머플러(2500)에는 상기 제3 머플러(2500)의 후면부로부터 전방으로 연장되는 돌출부(2530)가 더 포함된다. 상기 돌출부(2530)는 상기 관통공(2520)의 외주부로부터 축 방향 전방으로 연장되며, 상기 유입 가이드부(도시하지 않음)는 상기 돌출부(2530)의 내측에 삽입될 수 있다.
상기 제3 머플러(2500)의 내부에는 상기 제1 및 제2 머플러(2100, 2300)가 결합될 수 있다. 한 예로, 상기 제1 및 제2 머플러(2100, 2300)는 상기 제3 머플러(2500)의 내주면에 압입되어 결합될 수 있다.
이러한 구성의 흡입 머플러(2000)에 있어서, 피스톤 및 흡입 머플러는 운전 주파수에 따라 초당 90 내지 100회 정도 축 방향 왕복 운동을 하게 되는데, 압축기 기동 시 냉장고의 증발기에서 나온 냉매는 흡입 파이프를 지나 압축기 내부로 들어오고, 들어온 냉매의 일부는 흡입 머플러의 내부로 들어가며, 나머지 일부는 흡입 머플러 및 기타 부품과 접촉한다.
따라서, 리니어 압축기의 운전 시 케이싱 내부의 냉매의 압력 저항으로 인해 풍손이 발생하며, 이때, 냉매의 압력 저항은 냉매의 밀도와 물체(냉매에 노출된 상태에서 축 방향 왕복 운동하는 부품을 의미한다)의 단면적, 및 물체의 상대 속도의 제곱에 비례한다.
그런데, 종래의 흡입 머플러(2000)에 따르면, 제3 머플러 본체(2510)와 돌출부(2530) 사이에 위치하는 부분이 축 방향에 수직한 수직부(2550)로 형성 형성되어 있다.
따라서, 종래의 흡입 머플러(2000)를 구비한 리니어 압축기의 경우, 본 발명인이 실험한 바에 따르면, 정방향 항력계수가 176.984로 측정되었고, 역방향 항력계수가 190.759로 측정되었으며, 평균 항력계수는 183.872로 측정되었다.
이러한 항력계수는 레이놀드(Reynolds) 수를 10,000으로 설정하여 측정한 것으로, 피스톤 및 흡입 머플러의 축 방향 왕복 운전 시에 발생하는 풍손을 줄일 수 있는 흡입 머플러의 개발이 요구되고 있다.
본 명세서가 해결하고자 하는 과제는 리니어 압축기의 운전 시에 발생하는 풍손을 줄일 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것이다.
본 명세서가 해결하고자 하는 다른 과제는 리니어 압축기의 운전 시에 발생하는 풍손을 줄일 수 있는 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기를 제공하는 것이다.
본 명세서가 해결하고자 하는 또 다른 과제는 압축 효율을 향상시킬 수 있는 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 명세서의 일 면(aspect)에 따른 리니어 압축기는 흡입 머플러를 포함한다.
흡입 머플러는, 피스톤 본체의 내부에 배치되는 제1 머플러와, 축 방향으로 제1 머플러의 후방에 배치되며 제1 머플러와 연통하는 제2 머플러, 및 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 가지는 제3 머플러 본체를 구비하여 제1 머플러의 후단부 일부와 제2 머플러를 제3 머플러 본체의 내부에 수용하는 제3 머플러를 포함하며, 제3 머플러 본체는 축 방향 후방으로 갈수록 직경이 감소하는 유선형(streamlined) 부분을 포함한다.
본 명세서의 실시 예에 따른 리니어 압축기는 축 방향 후방으로 갈수록 직경이 감소하는 유선형 부분을 포함하는 제3 머플러 본체를 구비하고 있으므로, 피스톤 및 흡입 머플러가 초당 90 내지 100회 정도 축 방향 왕복 운동을 하는 동안, 케이싱 내부의 냉매의 압력 저항으로 인해 발생하는 풍손이 종래의 리니어 압축기에 비해 감소한다.
본 발명인이 실험한 바에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 제3 머플러를 구비한 리니어 압축기에서, 정방향 항력계수는 104.422로 측정되었고, 역방향 항력계수는 86.06으로 측정되었으며, 평균 항력계수는 95.241로 측정되었다.
따라서, 종래의 리니어 압축기에 비해 평균 항력계수를 48% 정도 저감할 수 있으므로, 압축기 기동 시 발생하는 풍손을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 흡입 머플러의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 흡입 머플러의 단면도이다.
도 7은 종래 기술에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기와 본 발명의 제1 실시 예에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기의 TL(transmission loss)을 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 흡입 머플러의 단면도이다.
도 9는 종래 기술에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기와 본 발명의 제2 실시 예에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기의 TL(transmission loss)을 비교한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서(discloser)에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에 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 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. 또한, 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 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 명세서(discloser)의 용어는 document, specification, description 등의 용어로 대체할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 절개한 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기(10)에는 쉘(101) 및 상기 쉘(101)에 결합되는 쉘 커버(102, 103)가 구비된다. 넓은 의미에서, 상기 제1 쉘 커버(102)와 제2 쉘 커버(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. 한 예로, 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, 가로 방향 또는 수평 방향 또는 축 방향으로 설치될 수 있다. 도 3을 기준으로, 상기 쉘(101)은 가로 방향으로 길게 연장되며, 반경 방향으로는 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 있다.
상기 쉘(101)의 외면에는 터미널(108)이 설치될 수 있다. 상기 터미널(108)은 외부 전원을 리니어 압축기의 모터 어셈블리에 전달하는 구성으로서 이해된다. 상기 터미널(108)은 코일(141c, 도 4 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 양 측부는 개구되도록 구성된다. 상기 개구된 쉘(101)의 양측부에는 상기 쉘 커버(102, 103)가 결합될 수 있다.
상기 쉘 커버(102, 103)는 상기 쉘(101)의 개구된 일 측부에 결합되는 제1 쉘 커버(102) 및 상기 쉘(101)의 개구된 타 측부에 결합되는 제2 쉘 커버(103)를 포함한다. 상기 쉘 커버(102,103)에 의하여 상기 쉘(101)의 내부 공간은 밀폐될 수 있다.
도 2를 기준으로, 상기 제1 쉘 커버(102)는 상기 리니어 압축기(10)의 우측부에 위치되며, 상기 제2 쉘 커버(103)는 상기 리니어 압축기(10)의 좌측부에 위치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 쉘 커버(102, 103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 쉘(101) 또는 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, 냉매가 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입되도록 하는 흡입 파이프(104)와, 압축된 냉매가 상기 리니어 압축기(10)로부터 배출되도록 하는 토출 파이프(105) 및 냉매를 상기 리니어 압축기(10)에 보충하기 위한 프로세스 파이프(106)가 포함된다.
상기 흡입 파이프(104)는 상기 제1 쉘 커버(102)에 결합될 수 있다. 냉매는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 축 방향을 따라 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입될 수 있다.
상기 토출 파이프(105)는 상기 쉘(101)의 외주면에 결합될 수 있다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 축 방향으로 유동하면서 압축될 수 있다. 그리고, 상기 압축된 냉매는 상기 토출 파이프(105)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 토출 파이프(105)는 상기 제1 쉘 커버(102)보다 상기 제2 쉘 커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.
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.
상기 토출 파이프(105)와의 간섭을 피하기 위하여, 상기 프로세스 파이프(106)는 상기 토출 파이프(105)와 다른 높이에서 상기 쉘(101)에 결합될 수 있다. 여기에서, 상기 "높이"는 상기 레그(50)로부터의 수직 방향(또는 반경 방향)으로의 거리로서 이해된다.
상기 프로세스 파이프(106)가 결합되는 지점에 대응하는 쉘(101)의 내주면에는 상기 제2 쉘 커버(103)의 적어도 일부분이 인접하게 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제2 쉘 커버(103)의 적어도 일부분은, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 주입된 냉매의 저항으로서 작용할 수 있다.
따라서, 냉매의 유로 관점에서, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 유입되는 냉매의 유로의 크기는, 상기 쉘(101)의 내부공간으로 진입하면서 작아지도록 형성될 수 있다.
이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있고, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 냉매가 피스톤(130)의 내부로 유입되면서, 냉매의 압축 성능이 개선될 수 있다. 상기 유분은 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 수 있다.
상기 제1 쉘 커버(102)의 내측면에는 커버 지지부(102a)가 구비된다. 상기 커버 지지부(102a)에는 후술할 제2 지지장치(185)가 결합될 수 있다. 상기 커버 지지부(102a) 및 상기 제2 지지장치(102a)는 리니어 압축기(10)의 본체를 지지하는 장치로서 이해될 수 있다.
여기서, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내부에 구비되는 부품을 의미하며, 한 예로 전후 왕복 운동하는 구동부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부가 포함될 수 있다.
상기 구동부에는 피스톤(130), 마그넷 프레임(138), 영구자석(146), 서포터(137) 및 흡입 머플러(200)등과 같은 부품이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 지지부에는 공진 스프링(176a, 176b), 리어 커버(170), 스테이터 커버(149), 제1 지지장치(165) 및 제2 지지장치(185)등과 같은 부품이 포함될 수 있다.
상기 제1 쉘 커버(102)의 내측면에는 스토퍼(102b)가 구비될 수 있다. 상기 스토퍼(102b)는 상기 리니어 압축기(10)의 운반 중 발생하는 진동 또는 충격등에 의하여 상기 압축기의 본체, 특히 모터 어셈블리(도시하지 않음)가 상기 쉘(101)에 부딪혀 파손되는 것을 방지하는 구성으로서 이해된다.
상기 스토퍼(102b)는 후술할 리어 커버(170)에 인접하게 위치되어, 상기 리니어 압축기(10)에 흔들림이 발생할 때, 상기 리어 커버(170)가 상기 스토퍼(102b)에 간섭됨으로써, 상기 모터 어셈블리(도시하지 않음)에 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
상기 쉘(101)의 내주면에는 스프링 체결부(101a)가 구비될 수 있다. 상기 스프링 체결부(101a)는 상기 제2 쉘 커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 상기 스프링 체결부(101a)는 후술할 제1 지지장치(165)의 제1 지지 스프링(166)에 결합될 수 있다. 상기 스프링 체결부(101a)와 상기 제1 지지장치(165)가 결합됨으로써, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내측에 안정적으로 지지될 수 있다.
도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'를 따라 절개한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 상기 쉘(101)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선 운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 리니어 모터를 구비한 모터 어셈블리(도시하지 않음)가 포함된다.
상기 모터 어셈블리(도시하지 않음)가 구동하면, 상기 피스톤(130)은 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 피스톤(130)에 결합되며, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매로부터 발생되는 소음을 저감하기 위한 흡입 머플러(200)가 더 포함된다.
상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 흡입 머플러(200)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 한 예로, 냉매가 상기 흡입 머플러(200)를 통과하는 과정에서 냉매의 유동 소음이 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(200)에는 다수의 머플러(210, 230, 250)가 포함된다. 상기 다수의 머플러(210, 230, 250)에는 서로 결합되는 제1 머플러(210), 제2 머플러(230) 및 제3 머플러(250)가 포함된다.
상기 제1 머플러(210)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되며, 상기 제2 머플러(230)는 상기 제1 머플러(210)의 후방에 결합된다. 그리고, 상기 제3 머플러(250)는 상기 제2 머플러(230)를 내부에 수용하며, 상기 제1 머플러(210)의 후방으로 연장될 수 있다.
냉매의 유동 방향 관점에서, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 제3 머플러(250), 제2 머플러(230) 및 제1 머플러(210)를 차례로 통과할 수 있다. 이 과정에서, 냉매의 유동 소음은 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(200)에는 머플러 필터(280)가 더 포함된다. 상기 머플러 필터(280)는 상기 제1 머플러(210)와 상기 제2 머플러(230)가 결합되는 경계면에 위치될 수 있다. 한 예로, 상기 머플러 필터(280)는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 머플러 필터(280)의 외주부는 상기 제1 및 제2 머플러(210, 230)의 사이에 지지될 수 있다.
본 명세서에 있어서, "축 방향"은 상기 피스톤(130)이 왕복 운동하는 방향, 즉 도 4에서 세로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입 파이프(104)로부터 압축실(P)을 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향은 "전방"으로 이해될 수 있고, 그 반대 방향은 "후방"으로 이해될 수 있다.
반면에, "반경 방향"은 상기 피스톤(130)이 왕복 운동하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 4의 가로 방향으로 이해될 수 있다.
상기 피스톤(130)은 대략 원통 형상의 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지(132)를 포함한다.
상기 피스톤 본체(131)는 상기 실린더(120)의 내부에서 축 방향으로 왕복 운동하며, 상기 피스톤 플랜지(132)는 상기 실린더(120)의 외측에서 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
상기 실린더(120)는 상기 제1 머플러(210)의 적어도 일부분 및 상기 피스톤 본체(131)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다.
상기 실린더(120)의 내부에는 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축실(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에는 상기 압축실(P)로 냉매를 유입시키는 흡입 포트(133)가 형성되며, 상기 흡입 포트(133)의 전방에는 상기 흡입 포트(133)를 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공된다. 상기 흡입 밸브(135)의 대략 중심부에는 밸브 체결부재(134)가 결합되는 제2 체결공(135a)이 형성된다.
상기 밸브 체결부재(134)는 상기 흡입 밸브(135)를 상기 피스톤(130)의 제1 체결공(131b)에 결합시키는 구성으로서 이해될 수 있다. 상기 제1 체결공(131b)은 상기 피스톤(130)의 전단면의 대략 중심부에 형성된다. 상기 밸브 체결부재(134)는 상기 흡입 밸브(135)의 제2 체결공(135a)을 관통하여 상기 제1 체결공(131b)에 결합될 수 있다.
상기 피스톤(130)은 대략 원기둥 형상을 가지며 전후 방향으로 연장되는 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 피스톤 플랜지(132)를 포함한다.
상기 피스톤 본체(131)의 전방부에는 상기 제1 체결공(131b)이 형성되는 본체 전면부(131a)가 구비된다. 그리고, 상기 본체 전면부(131a)에는 상기 흡입 밸브(135)에 의하여 선택적으로 차폐되는 흡입 포트(133)가 형성된다. 상기 흡입 포트(133)는 다수 개가 형성되며, 상기 다수 개의 흡입 포트(133)는 상기 제1 체결공(131b)의 외측에 형성된다.
상기 다수 개의 흡입 포트(133)는 상기 제1 체결공(131b)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 한 예로, 흡입 포트(133)는 8개로 구성될 수 있다.
상기 피스톤 본체(131)의 후방부는 냉매의 흡입이 이루어지도록 개구된다. 상기 흡입 머플러(200) 중 적어도 일부, 즉 제1 머플러(210)는 피스톤 본체의 개구된 후방부를 통하여 상기 피스톤 본체(131)의 내부로 삽입될 수 있다.
상기 피스톤 플랜지(132)는 상기 피스톤 본체(131)의 후방부로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지 본체(132a) 및 상기 플랜지 본체(132a)로부터 반경 방향 외측으로 더 연장되는 피스톤 체결부(132b)를 포함할 수 있다.
상기 피스톤 체결부(132b)에는 소정의 체결부재가 결합되는 피스톤 체결공(132c)이 구비된다. 상기 체결부재는 상기 피스톤 체결공(132c)을 관통하여, 마그넷 프레임(138) 및 상기 서포터(137)에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤 체결부(132b)는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 피스톤 체결부(132b)는 서로 이격되어 상기 플랜지 본체(132a)의 외주면에 배치될 수 있다.
상기 압축실(P)의 전방에는, 상기 압축실(P)에서 배출된 냉매의 토출 공간(160a)을 형성하는 토출 커버(160) 및 상기 토출 커버(160)에 결합되며 상기 압축실(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출 밸브 어셈블리(161, 163)가 제공된다. 상기 토출 공간(160a)은 토출 커버(160)의 내부 벽에 의하여 구획되는 다수의 공간부를 포함한다. 상기 다수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통될 수 있다.
상기 토출 밸브 어셈블리(161, 163)는 상기 압축실(P)의 압력이 토출 압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 커버(160)의 토출 공간(160a)으로 유입시키는 토출 밸브(161) 및 상기 토출 밸브(161)와 토출 커버(160)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링 조립체(163)를 포함한다.
상기 스프링 조립체(163)는 밸브 스프링(도시하지 않음) 및 상기 밸브 스프링(도시하지 않음)을 상기 토출 커버(160)에 지지하기 위한 스프링 지지부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
한 예로, 상기 밸브 스프링(도시하지 않음)은 판 스프링으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 스프링 지지부(도시하지 않음)는 사출 공정에 의하여 상기 밸브 스프링(도시하지 않음)에 일체로 사출 성형될 수 있다.
상기 토출 밸브(161)는 상기 밸브 스프링(도시하지 않음)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 압축실(P)은 밀폐된 상태를 유지하며, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면으로부터 이격되면 상기 압축실(P)은 개방되어, 상기 압축실(P) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.
상기 압축실(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로 정의할 수 있다.
상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축실(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축실(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대측에 제공될 수 있다.
상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 축 방향으로 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축실(P)의 압력이 토출 압력보다 낮고 흡입 압력 이하가 되면 상기 토출 밸브(161)는 닫히고 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매는 상기 압축실(P)으로 흡입된다.
반면에, 상기 압축실(P)의 압력이 상기 흡입 압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 상기 압축실(P)의 냉매가 압축된다.
한편, 상기 압축실(P)의 압력이 상기 토출 압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(도시하지 않음)이 전방으로 변형하면서 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축실(P)로부터 토출되어, 토출 커버(160)의 토출 공간(160a)으로 배출된다.
상기 냉매의 배출이 완료되면, 상기 밸브 스프링(도시하지 않음)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 토출 공간(160a)을 유동한 냉매를 배출시키는 커버 파이프(162a)가 더 포함된다. 한 예로, 상기 커버 파이프(162a)는 금속 재질로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 커버 파이프(162a)에 결합되며, 상기 커버 파이프(162a)를 유동하는 냉매를 상기 토출 파이프(105)로 전달하는 루프 파이프(162b)가 더 포함된다. 상기 루프 파이프(162b)의 일측부는 상기 커버 파이프(162a)에 결합될 수 있고, 타측부는 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다.
상기 루프 파이프(162b)는 플렉서블(flexible)한 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 루프 파이프(162b)는 상기 커버 파이프(162a)로부터 상기 쉘(101)의 내주면을 따라 라운드지게 연장되어 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다. 한 예로, 상기 루프 파이프(162b)는 감겨진 형상을 가질 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 실린더(120)를 고정시키는 프레임(110)이 더 포함된다. 한 예로, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 압입(壓入, press fitting)될 수 있다. 상기 실린더(120) 및 프레임(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성될 수 있다.
상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다. 즉, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 수용되도록 위치될 수 있다. 그리고, 상기 토출 커버(160)는 체결부재에 의하여 상기 프레임(110)의 전면에 결합될 수 있다.
모터 어셈블리(도시하지 않음)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.
도 4의 단면도를 기준으로, 상기 마그넷 프레임(138)은 상기 피스톤 플랜지(132)에 결합되어 외측 반경 방향으로 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 프레임(110)의 단자 삽입부에 삽입하도록 배치될 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 커버 체결부재(도시하지 않음)가 더 포함된다. 상기 커버 체결부재(도시하지 않음)는 상기 스테이터 커버(149)를 관통하여 상기 프레임(110)을 향하여 전방으로 연장되며, 상기 프레임(110)의 제1 체결홀에 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.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(137)가 더 포함된다. 상기 서포터(137)는 상기 피스톤(130)의 후측에 결합되며, 그 내측에는, 상기 흡입 머플러(200)가 관통하도록 배치될 수 있다.
상기 피스톤 플랜지(132), 마그넷 프레임(138) 및 상기 서포터(137)는 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.
상기 서포터(137)에는 밸런스 웨이트(도시하지 않음)가 결합될 수 있다. 상기 밸런스 웨이트(도시하지 않음)의 중량은 압축기 본체의 운전 주파수 범위에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 스테이터 커버(149)에 결합되어 후방으로 연장되며 제2 지지장치(185)에 의하여 지지되는 리어 커버(170)가 더 포함된다.
상기 리어 커버(170)에는 3개의 지지 레그가 포함되며, 상기 3개의 지지 레그는 상기 스테이터 커버(149)의 후면에 결합될 수 있다. 상기 3개의 지지 레그와 상기 스테이터 커버(149)의 후면 사이에는 스페이서(도시하지 않음)가 개재될 수 있다.
상기 스페이서(도시하지 않음)의 두께를 조절하는 것에 의하여, 상기 스테이터 커버(149)로부터 상기 리어 커버(170)의 후단부까지의 거리를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 리어 커버(170)는 상기 서포터(137)에 탄성적으로 지지될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 리어 커버(170)에 결합되어 상기 흡입 머플러(200)로의 냉매 유입을 가이드 하는 유입 가이드부(156)가 더 포함된다. 상기 유입 가이드부(156)의 적어도 일부분은 상기 흡입 머플러(200)의 내측에 삽입될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 공진 스프링(176a, 176b)이 더 포함된다.
상기 복수의 공진 스프링(176a, 176b)에는 상기 서포터(137)와 스테이터 커버(149)의 사이에 지지되는 제1 공진 스프링(176a) 및 상기 서포터(137)와 리어 커버(170)의 사이에 지지되는 제2 공진 스프링(176b)이 포함된다.
상기 복수의 공진 스프링(176a, 176b)의 작용에 의하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부에서 왕복 운동하는 구동부의 안정적인 움직임이 수행되며, 상기 구동부의 움직임에 따른 진동 또는 소음 발생을 줄일 수 있다.
상기 서포터(137)에는 상기 제1 공진 스프링(176a)에 결합되는 제1 스프링 지지부(도시하지 않음)가 포함된다.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 토출 커버(160)에 결합되며 상기 압축기(10)의 본체의 일측을 지지하는 제1 지지장치(165)가 더 포함된다. 상기 제1 지지장치(165)는 상기 제2 쉘 커버(103)에 인접하게 배치되어 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다.
상기 제1 지지장치(165)에는, 제1 지지 스프링(166)이 포함된다. 상기 제1 지지 스프링(166)은 상기 스프링 체결부(101a)에 결합될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)에는 상기 리어 커버(170)에 결합되어 상기 압축기(10)의 본체의 타측을 지지하는 제2 지지장치(185)가 더 포함된다. 상기 제2 지지장치(185)는 상기 제1 쉘 커버(102)에 결합되어 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다.
상기 제2 지지장치(185)에는 제2 지지 스프링(186)이 포함된다.
상기 제2 지지 스프링(186)은 상기 커버 지지부(102a)에 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 흡입 머플러의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 흡입 머플러(200)에는 다수의 머플러(210, 230, 250)가 포함된다. 상기 다수의 머플러(210, 230, 250)는 서로 압입되어 결합될 수 있다.
상기 다수의 머플러(210, 230, 250)는 플라스틱 소재로 구성되어 용이하게 압입 결합되며, 냉매의 유동과정에서 상기 다수의 머플러(210, 230, 250)를 통한 열 손실을 줄일 수 있다.
상기 흡입 머플러(200)는 제1 머플러(210), 상기 제1 머플러(210)의 후방에 결합되는 제2 머플러(230), 상기 제1 머플러(210)와 제2 머플러(230)에 의하여 지지되는 머플러 필터(280), 상기 제1 및 제2 머플러(210, 230)에 결합되며 상기 유입 가이드부(156)가 삽입되는 제3 머플러(250)가 더 포함된다. 상기 제3 머플러(250)는 상기 제2 머플러(230)의 후방으로 연장된다.
상기 제3 머플러(250)에는 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 가지는 제3 머플러 본체(251)가 포함된다. 상기 제3 머플러 본체(251)는 전후방으로 연장된다.
이때, 제3 머플러 본체(251)는 축 방향 후방으로 갈수록 직경이 감소하는 유선형(streamlined) 부분(251a)과, 유선형 부분(251a)의 축 방향 전방으로 연장되며 제1 머플러(210)의 후단부 일부와 제2 머플러(230)를 내부에 수용하는 머플러 수용부(251b)를 포함한다.
본 실시 예에서, 유선형 부분(251a)의 축 방향 길이(L1)는 머플러 수용부(251b)의 축 방향 길이(L2)보다 작게 형성되며, 유선형 부분(251a)의 축 방향 길이(L1)는 15.3mm로 형성된다.
그리고 제3 머플러 본체(251)의 유선형 부분(251a)은 축 방향에 직교하는 반경 방향에 대해 80도의 경사 각도(θ)를 갖는다.
상기 제3 머플러(250)의 후단부, 구체적으로는 제3 머플러 본체(251)의 유선형 부분(251a)의 후단부에는 유선형 부분(251a)의 후단로부터 축 방향 전방을 향해 연장되는 돌출부(253)가 더 포함된다.
상기 돌출부(253)는 유선형 부분(251a)의 경사 각도(θ)와 반대 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
돌출부(253)에는 유입 가이드부(156)가 삽입되는 관통공(252)이 형성된다. 상기 관통공(252)은 상기 흡입 머플러(200)로 냉매의 유입을 가이드 하는 "유입구"로 정의할 수 있다.
상기 제3 머플러(250)의 내부에는 상기 제1 및 제2 머플러(210, 230)가 결합될 수 있다. 한 예로, 상기 제1 및 제2 머플러(210, 230)는 상기 제3 머플러(250)의 내주면에 압입되어 결합될 수 있다. 상기 제3 머플러(250)의 내주면에는 상기 제2 머플러(230)가 결합되는 단차부(254)가 형성된다.
상기 제2 머플러(230)가 상기 제3 머플러(250)의 내부로 이동하여 상기 제3 머플러(250)에 압입될 때, 상기 제2 머플러(230)는 상기 단차부(254)에서 걸림이 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 단차부(254)는 상기 제2 머플러(230)의 후방 이동을 제한하는 스토퍼로서 이해될 수 있다.
상기 제1 머플러(210)는 상기 제2 머플러(230)의 전단부에 결합되며, 상기 제3 머플러(250)의 내주면에 압입된다. 상기 제1 및 제2 머플러(210, 230)가 결합되는 경계부에는 상기 머플러 필터(280)가 개재될 수 있다.
상기 제2 머플러(230)는 냉매의 유동 방향을 기준으로 상류로부터 하류를 향하여 냉매의 유로 단면적이 변화하도록 구성되는 제2 머플러 본체(231)를 포함한다. 상기 제2 머플러 본체(231)의 후단부에는 상기 유입 가이드부(156)에서 배출된 냉매가 유입되는 유입공(232a)이 형성된다.
상기 제2 머플러 본체(231)는 상기 유입공(232a)으로부터 전방을 향하여 일정한 내경을 가지도록 연장되는 제1 파트(231a) 및 상기 제1 파트(231a)로부터 전방으로 연장되며 상기 제1 파트(231a)의 내경보다 작은 내경을 가지도록 구성되는 제2 파트(231b)가 포함된다. 상기 제2 머플러(230)의 유입공(232a)은 상기 제1 파트(231a)의 후단부에 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제2 머플러(230)의 유입공(232a)을 통하여 상기 제2 머플러(230)로 유입된 냉매는 상기 제1 파트(231a)에서 상기 제2 파트(231b)로 유동하는 과정에서 감소된 유동 단면적을 가지는 유로를 지나게 된다.
그리고 상기 제2 머플러 본체(231)의 전단부에는 상기 제2 파트(231b)를 통과한 냉매를 배출하는 배출공(232b)이 형성된다. 상기 제2 머플러(230)의 배출공(232b)은 상기 제2 파트(231b)의 전단부에 형성될 수 있다.
상기 제2 머플러(230)에는 상기 제2 머플러 본체(231)의 전방부 외주면, 구체적으로 제2 파트(231b)의 외주면으로부터 반경 방향으로 연장되는 제2 머플러 플랜지(233) 및 상기 제2 머플러 플랜지(233)로부터 전방으로 연장되는 제2 플랜지 연장부(234)가 포함된다. 상기 제2 머플러 플랜지(233)는 제2 파트(231b)의 외주면에 반경 방향으로 형성되며, 제2 플랜지 연장부(234)는 상기 제3 머플러(250)의 내주면에 압입될 수 있다.
그리고 상기 제2 머플러(230)의 제2 머플러 플랜지(233)와 상기 제2 플랜지 연장부(234)의 경계부, 즉 반경 방향으로부터 축 방향으로 꺽여지는 부분은 상기 제3 머플러(250)의 단차부(254)에 걸림이 이루어지는 "걸림턱"을 형성할 수 있다.
상기 제2 플랜지 연장부(234)의 내부에 형성되는 유로 단면적은 상기 제2 파트(231b)의 유로 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제1 머플러(210)에는 상기 머플러 필터(280)의 전방, 즉 냉매의 유동을 기준으로 하류측에 위치하는 제1 머플러 본체(211)가 포함된다. 상기 제1 머플러 본체(211)는 내부가 비어있는 원통형의 형상을 가지며 전방으로 연장될 수 있다. 상기 제1 머플러 본체(211)의 내부공간은 냉매가 유동하는 주 유로(PA1)를 형성한다.
상기 제1 머플러(210)는 반경 방향으로 제1 머플러 본체(211)의 외주면에 형성되는 제1 머플러 플랜지(212)와, 제1 머플러 플랜지(212)로부터 축 방향 후방으로 연장되는 제1 플랜지 연장부(213)를 포함된다.
상기 제1 플랜지 연장부(213)는 대략 원통형의 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 플랜지 연장부(213)는 상기 제3 머플러(250)의 내주면에 압입될 수 있다. 그리고, 상기 제1 머플러 플랜지(212)에는 상기 제1 플랜지 연장부(213)가 연결되는 플랜지 연결부(214)가 포함된다.
그리고 상기 제1 플랜지 연장부(213)는 상기 머플러 필터(280)의 전방부를 지지할 수 있다. 달리 말하면, 상기 머플러 필터(280)는 상기 제1 머플러(210)의 제1 플랜지 연장부(213)와 상기 제2 머플러(230)의 제2 플랜지 연장부(234)의 사이에 개재될 수 있다.
상기 제1 머플러 본체(211)는 냉매의 유동 방향을 기준으로 상류로부터 하류를 향하여 주 유로(PA1)의 종단면의 면적이 증가하도록 구성될 수 있다.
제1 머플러(210)의 배출공(211b)의 주위로 제1 머플러 본체(211)에는 상기 배출공(211b)에서 배출된 냉매를 상기 흡입 포트(133) 측으로 가이드 하는 흡입 가이드부(220)가 형성될 수 있다.
상기 흡입 가이드부(220)는 상기 제1 머플러 본체(211)의 적어도 일부분을 둘러싸도록 구성된다. 상기 흡입 가이드부(220)에는 상기 제1 머플러 본체(211)의 외주면 일 지점으로부터 외측 반경 방향으로 연장되는 제1 연장부(221) 및 상기 제1 연장부(221)로부터 전방으로 이격되는 제2 연장부(223)가 포함될 수 있다.
상기 제1 머플러 본체(211)의 후단부에는 상기 머플러 필터(280)를 통과한 냉매가 유입되는 유입공(211a)이 형성된다. 그리고 상기 제1 머플러 본체(211)의 전단부에는 상기 제1 머플러 본체(211)를 통과한 냉매가 배출되는 배출공(211b)이 형성된다.
그리고 제1 머플러 플랜지(212)는 상기 피스톤(130)의 피스톤 플랜지부(132)에 결합될 수 있다.
상기 제1 머플러 플랜지(212)의 반경 방향 외측부에는 피스톤(130)의 체결홈(도시하지 않음)에 결합되는 피스톤 결합부(212a)가 포함된다. 상기 체결홈(도시하지 않음)은 피스톤 플랜지부(도시하지 않음)에 형성될 수 있다.
상기 제3 머플러(250)에는 상기 피스톤 결합부(212a)에 결합되는 피스톤 결합부(251c)가 포함된다.
상기 제3 머플러(250)의 피스톤 결합부(251c)는 상기 제3 머플러 본체(251)의 전방부로부터 반경 방향 외측으로 연장되도록 구성될 수 있다.
상기 피스톤 결합부(212a, 251c)는 상기 서포터(137)와 상기 피스톤 플랜지부(도시하지 않음)의 사이에 개입될 수 있다. 그리고 상기 피스톤 결합부(251c)는 상기 제3 머플러 본체(251)에 대하여 외측 반경 방향으로 경사지게 연장될 수 있다. 상기 제3 머플러 본체(251)와 상기 피스톤 결합부(251c)가 이루는 각도(θ1)는 60도보다는 크고 90도보다는 작은 각도를 형성할 수 있다. 상기 피스톤 결합부(251c)는 탄성변형 가능하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 피스톤 결합부(212a, 251c)가 상기 서포터(137)와 상기 피스톤 플랜지부(도시하지 않음)의 사이에 안정적으로 지지될 수 있다. 그리고, 흡입 머플러(200)의 전방 또는 후방으로 이동되는 과정에서, 관성력에 의하여 상기 피스톤 결합부(212a, 251c)는 서로 밀착 또는 이격되는 움직임을 수행할 수 있고, 이에 따라 상기 흡입 머플러(200)에 과도한 하중이 작용되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제1 머플러 본체(211)의 주 유로(PA1)는 냉매의 유동 방향을 기준으로 상류로부터 하류를 향하여 냉매의 유로 단면적이 증가하도록 구성될 수 있다.
이하, 본 실시 예에 따른 리니어 압축기의 작동에 대해 설명한다.
압축기(10)로 흡입된 냉매는 제3 머플러(250)의 관통공(252)을 통하여 흡입 머플러(200)의 내부로 유동한다.
상기 냉매는 제2 머플러(230)를 거치며, 제1 머플러(210)의 유입공(211a)을 통하여 제1 머플러(210)의 본체(211)의 내부로 유입될 수 있다.
제1 머플러 본체(211)의 내부의 냉매는 흡입 공간부(260)로 유동하며, 흡입 밸브(135)가 개방되면 피스톤(130)의 흡입 포트(133)를 통하여 압축실(P)로 흡입될 수 있다. 여기서, 흡입 공간부(260)는 피스톤(130)의 본체 전면부(131a)와 흡입 머플러(200)의 전단부, 즉 제1 머플러(210)의 전단부 사이의 공간으로서 이해될 수 있다.
압축실(P)의 압력이 흡입 공간부(260)의 압력보다 높아지면, 흡입 밸브(135)는 닫혀지며, 피스톤(130)이 전방으로 이동하면서 압축실(P)의 체적은 작아져 냉매의 압축이 이루어진다.
압축실(P)의 압력이 상승하여 토출 공간(160a)의 압력보다 높아지면, 상기 토출 밸브(161)는 개방되면서 냉매의 토출이 이루어진다.
냉매의 토출이 이루어지면, 피스톤(130)과 흡입 머플러(200)는 후방으로 이동하며, 흡입 머플러(200)의 내부로 냉매의 흡입이 이루어진다.
그리고 압축실(P)의 압력과 피스톤 내부의 압력이 동일해지면 흡입 밸브(135)가 닫히게 되고, 피스톤 내부로 유동하던 냉매들이 피스톤 내부를 채우면서 피스톤의 내부 압력이 점차적으로 상승한다.
도 7은 종래 기술에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기와 본 발명의 제1 실시 예에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기의 TL(transmission loss)을 비교한 그래프이다.
도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기는 피크(peak)에서 종래 기술에 따른 리니어 압축기와 소음에 있어서 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다.
그리고 본 발명인이 실험한 바에 따르면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 제3 머플러를 구비한 리니어 압축기에서, 정방향 항력계수는 104.422로 측정되었고, 역방향 항력계수는 86.06으로 측정되었으며, 평균 항력계수는 95.241로 측정되었다.
따라서, 종래의 리니어 압축기에 비해 평균 항력계수를 48% 정도 저감할 수 있으므로, 압축기 기동 시 발생하는 풍손을 효과적으로 줄일 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예를 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 흡입 머플러의 단면도이고, 도 9는 종래 기술에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기와 본 발명의 제2 실시 예에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기의 TL(transmission loss)을 비교한 그래프이다.
이하의 실시 예들을 설명함에 있어서, 전술한 제1 실시 예와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8을 참조하여 제2 실시 예에 대해 설명하면, 본 실시 예의 흡입 머플러(200')는 제3 머플러(250')의 제3 머플러 본체(251')에 구비된 유선형 부분(251a')의 축 방향 길이(L1')를 전술한 제1 실시 예에 비해 길게 형성하고, 머플러 수용부(251b')의 축 방향 길이(L2')를 전술한 제1 실시 예에 비해 짧게 형성하여, 유선형 부분(251a')의 축 방향 길이(L1')를 머플러 수용부(251b')의 축 방향 길이(L2')보다 길게 형성한 것이다.
또한, 유선형 부분(251a')의 경사 각도(θ')를 전술한 제1 실시 예에 비해 크게 형성한 것이다.
본 실시 예에서, 유선형 부분(251a')의 축 방향 길이(L1')는 22.8mm로 형성되고, 유선형 부분(251a')은 축 방향에 직교하는 반경 방향에 대해 83.5도의 경사 각도(θ')를 갖는다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 흡입 머플러를 구비한 리니어 압축기는 피크(peak)에서 종래 기술에 따른 리니어 압축기와 소음에 있어서 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명을 실시함에 있어서, 제3 머플러 본체의 유선형 부분의 축 방향 길이는 10mm 이상으로 형성하고, 유선형 부분의 경사 각도는 85도 이하로 형성할 수 있다.
앞에서 설명된 본 명세서의 어떤 실시 예들 또는 다른 실시 예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 명세서의 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 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.
200: 흡입 머플러 210: 제1 머플러
215: 연통공 230: 제2 머플러
250: 제3 머플러 251: 제3 머플러 본체
251a: 유선형 부분 251b: 머플러 수용부

Claims (14)

  1. 냉매를 흡입하는 흡입 파이프를 구비하는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 제공되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 축 방향으로 왕복 운동하며, 피스톤 본체를 구비하는 피스톤; 및
    상기 피스톤에 결합되며, 상기 흡입 파이프를 통하여 흡입된 냉매를 상기 피스톤 본체의 내부로 유동시킴과 아울러, 상기 흡입된 냉매의 유동 소음을 저감하는 흡입 머플러
    를 포함하고,
    상기 흡입 머플러는, 상기 피스톤 본체의 내부에 배치되는 제1 머플러와, 상기 축 방향으로 상기 제1 머플러의 후방에 배치되며 상기 제1 머플러와 연통하는 제2 머플러, 및 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 가지는 제3 머플러 본체를 구비하여 상기 제1 머플러의 후단부 일부와 상기 제2 머플러를 상기 제3 머플러 본체의 내부에 수용하는 제3 머플러를 포함하며,
    상기 제3 머플러 본체는 상기 축 방향 후방으로 갈수록 직경이 감소하는 유선형(streamlined) 부분을 포함하는 리니어 압축기.
  2. 제1항에서,
    상기 제3 머플러 본체는 상기 유선형 부분의 축 방향 전방으로 연장되며 상기 제1 머플러의 후단부 일부와 상기 제2 머플러를 내부에 수용하는 머플러 수용부를 더 포함하는 리니어 압축기.
  3. 제2항에서,
    상기 유선형 부분의 축 방향 길이는 상기 머플러 수용부의 축 방향 길이보다 작은 리니어 압축기.
  4. 제3항에서,
    상기 유선형 부분의 축 방향 길이는 10mm 이상인 리니어 압축기.
  5. 제2항에서,
    상기 유선형 부분의 축 방향 길이는 상기 머플러 수용부의 축 방향 길이보다 큰 리니어 압축기.
  6. 제5항에서,
    상기 유선 형 부분의 축 방향 길이는 10mm 이상인 리니어 압축기.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에서,
    상기 제3 머플러 본체의 상기 유선형 부분은 상기 축 방향에 직교하는 반경 방향에 대해 85도 이하의 경사 각도를 갖는 리니어 압축기.
  8. 제7항에서,
    상기 제3 머플러는 상기 유선형 부분의 후단부로부터 축 방향 전방을 향해 연장되는 돌출부를 더 포함하는 리니어 압축기.
  9. 제8항에서,
    상기 돌출부는 상기 유선형 부분의 경사 각도와 반대 방향으로 경사지게 형성되는 리니어 압축기.
  10. 제9항에서,
    상기 제3 머플러는 상기 돌출부에 형성되어 상기 흡입 파이프를 통해 흡입된 냉매를 상기 제2 머플러 쪽으로 유동시키기 위한 관통공을 더 포함하는 리니어 압축기.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 머플러의 일부와 상기 제2 머플러는 상기 제3 머플러의 내주면에 압입 결합되는 리니어 압축기.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 머플러와 상기 제2 머플러 사이에 위치하는 머플러 필터를 더 포함하는 리니어 압축기.
  13. 제11항에서,
    상기 제1 머플러의 배출공에서 배출된 냉매를 상기 피스톤의 흡입 포트 측으로 가이드하는 흡입 가이드부를 더 구비하는 리니어 압축기.
  14. 제13항에서,
    상기 흡입 가이드부는 상기 제1 머플러의 외주면에 형성되는 리니어 압축기.
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