KR19980060693U - 리니어압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 리니어 압축기에 관한 것으로, 그 목적은 피스톤의 왕복운동력을 충분히 키워 압축기의 압축성능을 향상함과 아울러 판스프링의 최적화 설계를 통한 신뢰성을 향상하는 것이다.

본 고안은, 압축실(24)을 갖는 실린더(21), 압축실(24)에 왕복운동가능하게 마련되어 냉매가 흡입되어 압축된후 토출되도록 하는 피스톤(29), 피스톤(29)과 연결설치되어 피스톤(29)과 공진하여 왕복운동력을 증가시키는 스프링(61)을 구비한다. 스프링(61)의 반대측 피스톤(29)에는 스프링(61)과 협동하여 피스톤(29)의 왕복운동력을 증대시키도록 하는 보조스프링(51)이 마련된다.

Description

리니어 압축기

본 고안은 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 피스톤의 왕복운동력을 증대시켜 압축력의 향상 및 판스프링의 최적화를 통한 신뢰성을 향상하는 리니어 압축기에 관한 것이다.

압축기는 냉동싸이클에 채용되어 냉매를 압축하는 것으로, 압축기는 왕복동형과 로터리형 그리고 리니어형으로 구분할 수 있다. 왕복동 압축기는 모터의 회전운동을 직선을 운동을 변환하여 피스톤을 직선운동시켜 냉매를 압축하는 것이고, 로터리 압축기는 모터의 회전운동에 의하여 로울러가 편선회전운동하여 냉매를 압축하는 것이며, 리니어 압축기는 직선운동력을 발휘하는 선형모터가 피스톤을 직선왕복시켜 냉매를 압축하는 것이다. 도1은 상기한 압축기중 리니어 압축기를 도시한 것이다. 이에 도시한 바와 같이, 압축실(24)을 갖는 실린더블록(22)이 마련된다. 실린더블록(22)의 상측에는 압축실(24)과 연통되는 흡입실(25)과 토출실(26)을 갖는 실린더헤드(23)가 결합되고, 압축실(24)에는 피스톤(29)이 수용된다. 실린더블록(22)의 외곽에는 피스톤(29)을 직선운동시키기 위한 구동부(30)가 마련된다. 구동부(30)는 코일(31)과 코일(31)의 내측에 배치되어 코일(31)에 전원이 공급되는 직선운동하는 마그네트(32)로 구성된다. 마그네트(32)와 피스톤(29)은 가동프레임(34)에 의하여 결합된다. 이때 피스톤(29)의 하측에는 피스톤(29)의 왕복운동시 이와 이를 공진시켜 왕복운동력을 증가시키기 위한 공진용 판스프링(61)이 설치된다. 공진용 판스프링(61)은 스페이서(43)를 개재하여 실린더블록(22)에 고정설치된다.

이와 같이 구성된 리니어 압축기는 코일(31)에 전원이 인가되면, 마그네트(32)와 코일(31)간의 전자기적 상호작용에 의하여 마그네트(32)가 직선왕복운동한다. 마그네트(32)와 결합된 피스톤(29)이 압축실(24)을 압축운동함으로써 냉매의 흡입, 압축, 토출이 반복됨으로써 압축기는 냉매를 연속적을 압축하여 토출하게 된다.

이와 같은 종래이 리니어 압축기는, 마그네트와 코일사이에서 발생하는 전자기력을 모태로 하여 냉매를 압축하는 피스톤의 왕복력은 피스톤과 공진용 판스프링간의 스프링-질량계의 공진에 의해 증폭된다. 즉 60Hz로 발생되는 전자기력의 주파수와 스프링-질량계의 공진주파수가 60Hz가 되게 함으로써 적은 전기 구동력에서도 큰 피스톤 구동력을 얻을 수 있는 것이다. 그러나 종래의 리니어 압축기는 스프링상수 K가 공진용 판스프링에 의해서 결정되므로 공진용 판스프링의 두께를 크게 할 필요가 있다. 판스프링의 두께를 키운다는 것은 판스프링의 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다.

본 고안은 상기한 문제를 해결하기 위하여 고안된 것을 본 고안의 목적은 별도의 보조 스프링을 추가함으로써 공진용 판스프링의 두께를 줄여 스프링의 신뢰성을 향상할 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것이다.

도1은 종래 리니어 압축기의 구성을 보인 단면도이다.

도2는 본 고안이 적용된 리니어 압축기의 구성을 보인 단면도이다.

도3은 도2에 도시된 공진용 스프링의 발췌 평면도이다.

도4는 도2에 도시된 본 고안의 요부 상세도디다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 실린더 22 : 실린더블록 23 : 실린더헤드

24 : 압축실 29 : 피스톤 31 : 코일

32 : 마그네트 33 : 코어 34 : 가동프레임

35 : 돌출부 51 : 보조스프링 61 : 공진용 판스프링

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 리니어 압축기는, 압축실을 갖는 실린더, 상기 압축실에 왕복운동가능하게 마련되어 냉매가 흡입되어 압축된후 토출되도록 하는 피스톤, 상기 피스톤과 연결설치되어 상기 피스톤과 공진하여 왕복운동력을 증가시키는 공진용 판스프링을 구비하는 리니어 압축기에 있어서, 상기 공진용 판스프링의 반대측 상기 피스톤에는 상기 스프링과 협동하여 상기 피스톤의 왕복운동력을 증대시키도록 하는 보조스프링이 마련된 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하겠다.

도2는 본 고안이 적용된 리니어 압축기의 내부 구성을 보인 도면이다. 이를 참조하면, 리니어 압축기는 밀폐용기(10)와 밀폐용기(10)의 내부에 마련되어 냉매를 압축하는 압축부(20)와 압축부(20)를 구동하는 구동부(30)를 포함한다. 먼저 압축부(20)는 압축실(24)을 갖는 실린더(21)와 압축실(24)에 왕복운동 가능하게 설치되어 그 위치에 따라 냉매가 흡입, 압축, 토출되도록 하는 피스톤(29)을 포함한다. 실린더(21)는 실린더블록(22)과 실린더헤드(23)를 포함하여 밀폐용기(10)의 내부에 스프링(44)을 매개로 현가된다. 압축실(24)은 실린더블록(22)에 형성되며, 실린더헤드(23)는 압축실(24)의 일측을 밀폐하도록 실린더블록(22)에 결합설치된다. 실린더헤드(23)에는 밀폐용기(10)의 외부와 연통되는 흡입실(25)과 토출실(26)이 설치되는데, 이들과 압축실(24)사이에는 흡입구(27)와 토출구(28)가 설치되며, 흡입구(27)와 토출구(28)에는 흡입밸브(27a)와 토출밸브(28a)가 설치된다.

그리고 피스톤(29)을 왕복운동시키기 위한 구동부(30)는 실린더블록(22)의 외곽에 설치된 코일(31)과 코일(31)의 내측에 설치된 마그네트(32)를 포함하여 코일(31)에 전원이 공급되면 마그네트(32)가 상하 왕복운동하도록 한다. 코일(31)은 실린더블록(22)의 외곽에 배치된 코어(33)에 권선된다. 코어(33)는 내측코어(33a)와 이와 소정간격을 두고 배치된 외측코어(33b)를 포함하며, 코일(31)은 외측에 코어(33)에 권선된다. 그리고 마그네트(32)는 내측코어(33a)와 외측코어(33b)사이에 상하 직선운동 가능하게 설치된다. 내측코어(33a)는 압축실(24)의 외측에 위치하는 실린더블록(22)에 결합되며, 외측코어(33b)는 상부프레임(41)을 개재하여 실린더블록(22)의 상측에 결합된다.

피스톤(29)과 마그네트(32)는 가동프레임(34)에 의하여 결합설치되는데, 가동프레임(34)은 밑면과 측면을 갖는 원통형으로 마련되어 측면이 내측코어(33a)와 외측코어(33b)사이에 끼워지며, 마그네트(32)는 이러한 가동프레임(34)의 측면에 결합 설치된다.

피스톤(29)의 하부에는 공진용 판스프링(61)이 설치되어 피스톤(29)과 공진함으로써 피스톤(29)의 상하 왕복운동력을 배가시킨다.공진용 판스프링(61)은 도3에 도시한 바와 같은 나선형태를 취하는 판형으로 마련되어 외측코어(33b)의 하측에 고정설치된 하부프레임(42)에 결합설치된다. 이때 하부프레임(42)과 공진용 판스프링(61)사이에는 스페이서(43)가 개재되어 공진용 판스프링(61)의 조립위치를 조정할 수 있도록 한다.

이때 가동프레임(34)의 상단은 상측으로 연장되어 실린더블록(22)을 관통하여 실린더블록(22)의 상방에 돌출부(35)를 형성하고, 이 돌출부(35)에는 공진용 판스프링(61)과 협동하여 피스톤(29)의 상하 왕복력을 증대시키는 보조스프링(51)이 설치된다. 자유단인 돌출부(35)의 상단에는 걸림턱(36)이 형성되고, 보조스프링(51)은 이 걸림턱(36)을 탄지함으로써 가동프레임(34)를 탄지한다. 도4에 도시한 바와 같이, 보조스프링(51)은 걸림턱(36)을 상측에서 탄지하는 제1보조스프링(52)과 하측에서 탄지하는 제2보조스프링(53)을 포함한다. 이때 제1보조스프링(52)과 제2보조스프링(53)은 그 하단이 실린더블록(22)에 고정된 브래킷(71)에 의하여 지지된다. 돌출부(35)의 걸림턱(36)에 대향하는 브래킷(70)의 상단과 하단에는 제1보조스프링(52)과 제2보조스프링(53)을 지지하기 위한 지지부(71)(72)가 설치된다.

한편 제2보조스프링(53)의 탄성계수를 제1보조스프링(52)의 탄성계수보다 크게 구성함으로써 자유운동시 피스톤(29)을 상측으로 들어 올리도록 함으로써 실제 운전중에 피스톤이 하측으로 쳐져 운동하는 것이 방지되도록 한다.

이와 같이 구성된 보조스프링(51)은 복수개 설치되어 그 탄성력을 증대시키는데, 본 실시예에서는 4개의 보조스프링(51)를 채용하였다.

이와 같이 구성된 구성된 리니어 압축기는 코일(31)에 전원이 인가되어 코어(33)가 자화되면 자화된 코어(33)와 마그네트(32)사이의 전자기적 상호작용에 의하여 마그네트(32)가 상하 왕복운동한다. 상하 왕복운동하는 마그네트(32)와 가동프레임(34)을 통하여 연결된 피스톤(29)이 압축실(24)의 내부를 상하 왕복운동함으로써 냉매가 흡입되어 압착된후 토출된다.

이때 공진용 판스프링(61)은 상하 왕복운동하는 피스톤(29)과 공진함으로써 피스톤(29)의 왕복운동력을 배가시켜 압축력이 증대시킨다. 이때 보조스프링(51)도 공진용 판스프링(61)과 함께 피스톤(29)과 공진함으로써 피스톤(29)의 상하 왕복운동력을 증대시킨다. 피스톤(29)의 상하 왕복운동력은 보조스프링(51)의 갯수에 상응하여 증대될 것이다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 리니어 압축기는 피스톤의 상하 왕복운동력이 스프링의 탄성력과 보조스프링의 탄성력에 의하여 배가됨으로써 압축율이 배가되어 압축기 전체의 압축효율이 배가됨과 동시에 공진용 판스프링의 두께를 얇게 함으로써 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한 보조스프링의 탄성계수를 조정함으로써 피스톤이 운전중에 후면으로 밀리는 것을 방지하여 압축기의 안정된 운정을 도모할 수 있다.

Claims (5)

1. 압축실을 갖는 실린더, 상기 압축실에 왕복운동가능하게 마련되어 냉매가 흡입되어 압축된후 토출되도록 하는 피스톤, 상기 피스톤과 연결설치되어 상기 피스톤과 공진하여 왕복운동력을 증가시키는 스프링을 구비하는 리니어 압축기에 있어서,

   상기 스프링의 반대측 상기 피스톤에는 상기 스프링과 협동하여 상기 피스톤의 왕복운동력을 증대시키도록 하는 보조스프링(51)이 마련된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 피스톤에는 상기 실린더를 관통하여 상기 실린더의 외측으로 돌출된 돌출부(35)가 마련되고,

   상기 보조스프링(51)은 상기 돌출부를 탄지하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 돌출부의 자유단부에는 걸림턱(36)이 마련되고,

   상기 보조스프링(51)은 상기 걸림턱을 상측에서 탄지하는 제1보조스프링(52)과 상기 걸림턱을 하측에서 탄지하는 제2보조스프링(53)을 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1보조스프링과 상기 제2보조스프링은 상기 실린더에 고정된 브래킷(70)에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제1보조스프링의 탄성계수보다 상기 제2보조스프링의 탄성계수가 크게 마련된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.