KR200147724Y1

KR200147724Y1 - 리니어압축기

Info

Publication number: KR200147724Y1
Application number: KR2019970006950U
Authority: KR
Inventors: 이성재
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR19980062597U

Abstract

본 고안은 리니어 압축기에 관한 것으로, 본 고안의 리니어 압축기는 압축실이 마련된 실린더와 실린더 내부를 직선왕복운동하는 피스톤, 그리고 피스톤에서 일측으로 연장된 피스톤로드와 이 피스톤로드의 하단부에 설치된 판스프링을 구비하며, 이 피스톤로드에 결합되어 피스톤이 상하구동하도록 전자기적으로 구동하는 하우징을 구비한다. 그리고 피스톤로드에는 일단이 피스톤에 지지되고 타단이 하우징에 지지된 코일스프링이 설치되고, 실린더에는 코일스프링을 일측과 타측으로 구획하는 구획부재가 설치되어 구획부재를 구분점으로하여 코일스프링의 일측과 타측부분에서 별도의 탄성복원력이 발생하도록 된 것이다.

Description

리니어 압축기

본 고안은 리니어 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤의 냉매 압축을 돕기위하여 설치된 스프링을 개선한 리니어 압축기의 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기나 냉동기 등에 사용되는 압축기는 냉매의 압축, 팽창 그리고 증발과정을 반복적으로 수행하도록 하여 이에 따라 냉동사이클에서 조화공기를 발생시키도록 하는 장치이다.

이러한 압축기중에서 리니어(Linear)압축기는 자석과 자속의 방향변화에 의한 상호작용으로 구동하는 선형모터를 구비하여 피스톤을 직선왕복운동시키는 것으로, 이것은 도 1에 도시된 바와 같이 밀폐용기(10)내에 냉매를 흡입, 압축하여 토출하는 압축부와 압축력을 발생시키는 구동부로 대별되어 마련된다.

압축부는 피스톤(11)과 피스톤(11)이 내설되는 실린더(12)를 구비하며, 실린더(12)에는 흡입구(13a)와 토출구(13b)가 형성된 실린더헤드(13)가 설치된다.

그리고 구동부는 내부고정자(14)와 외부고정자(15)가 마련되고, 이 각각의 고정자(14)(15)사이에는 자장을 발생시키는 코일(16)과 자석(17)이 설치된다. 그리고 자석(17)을 고정시키기 위한 원통상의 하우징(18)이 마련되는데, 하우징(18)은 피스톤(11)의 하부에 형성된 결합축(19)이 하우징(18)의 바닥면에 관통하여 볼트결합되며 결합축(19)의 단부에는 판스프링(20)이 결합된다.

이와 같이 구성된 종래의 리니어 압축기는 외부 전원의 인가로 반경방향으로 자화된 코일(16)에 의해 영구자석(17)은 상하로 움직이며 이때 공급되는 전원은 일정한 공급주파수를 갖고 교번하게 된다. 이때 영구자석(17)과 코일(16)에 의해 발생되는 가진력을 증폭시키기 위하여 판스프링(20)의 공진주파수와 공급되는 전원주파수를 거의 일치시킴으로서 공진을 시키게 된다. 이 공진에 의해 증가된 구동력으로 피스톤(11)은 실린더(12) 내부로 유입된 냉매를 흡입, 압축, 토출시키게 된다.

이와 같은 작동에서 피스톤(11)의 진폭을 유지하게 판스프링(20)의 두께를 줄이면 스프링의 신뢰성은 증가하게 되나 시스템은 공진영역을 벗어나서 압축기의 효율을 떨어뜨리게 되고, 또한 스프링(20)의 두께감소는 반경방향의 강성을 떨어뜨리게 되므로 피스톤(11)과 실린더(12)간의 마찰에 의한 구동손실과 마모가 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 스프링의 신뢰성을 높이고, 제작성을 향상시키면서 비교적 간단히 제작 취부할 수 있는 별도의 장치에 의해 스프링의 강성을 보강하고, 실린더와 피스톤의 마찰을 줄일 수 있도록 한 리니어 압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 리니어 압축기를 도시한 단면도이다.

도 2는 본 고안에 따른 리니어 압축기를 도시한 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 리니어 압축기의 흡입구동을 도시한 작동상태도이다.

도 4는 본 고안에 따른 리니어 압축기의 압축구동을 도시한 작동상태도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

50...밀폐용기 52...실린더

53...피스톤 54...실린더헤드

55,56...고정자 58...영구자석

61...판스프링 62...코일스프링

63...구획부재 65...베어링

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 압축실이 마련된 실린더, 상기 실린더 내부를 직선왕복운동하는 피스톤, 상기 피스톤에서 일측으로 연장된 피스톤로드, 상기 피스톤로드에 결합되어 상기 피스톤이 상하구동하도록 전자기적으로 구동하는 하우징을 구비한 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 피스톤로드에는 일단이 상기 피스톤에 지지되고 타단이 상기 하우징에 지지된 코일스프링이 설치되고, 상기 실린더에는 상기 코일스프링을 일측과 타측으로 구획하는 구획부재가 설치되어 상기 구획부재를 구분점으로하여 상기 코일스프링의 일측과 타측부분에서 별도의 탄성복원력이 발생하도록 된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 서술하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 리니어 압축기는 상부용기(50a)와 하부용기(50b)가 결합된 밀폐용기(50)가 마련되고, 이 밀폐용기(50)는 냉매를 흡입 압축하여 토출하는 압축부와 압축력을 발생시키도록 전자기적으로 구동하는 구동부가 마련되며, 이 구동부와 압축부로 이루어진 시스템 전체를 밀폐용기(50) 내부에서 지지하는 지지스프링(51)이 설치되어 있다.

압축부는 그 내부에 냉매의 압축을 위한 압축실(67)이 형성된 실린더(52)와 실린더(52) 내부에서 직선왕복운동하는 피스톤(53)을 구비하고, 실린더(52)의 상측 개구부에는 냉매 흡입구(54a)와 토출구(54b)가 마련되어 냉매의 흡입과 토출이 안내되도록 마련된 실린더헤드(54)가 설치된다. 그리고 각각의 흡입구(54a)와 토출구(54b)에는 흡입밸브(54c)]와 토출밸브(54d)가 설치되어 있다. 한편 피스톤(53)은 피스톤헤드(53a)와 피스톤로드(53b)로 구성되어 있다.

구동부는 내부고정자(55)와 외부고정자(56)가 마련되고, 이 각각의 고정자(55)(56) 사이에는 자장을 발생시키는 코일(57)과 자석(58)이 설치된다. 그리고 자석(58)을 고정시키기 위한 원통상의 하우징(59)이 마련되며, 하우징(59)의 바닥면으로는 피스톤로드(53b)가 관통하여 볼트(60)결합되어 있다. 그리고 이 피스톤로드(53b)의 하단부에는 판스프링(61)이 볼트(66)결합되고, 또한 하우징(59)의 바닥면 내측과 피스톤헤드(53a)사이에는 코일스프링(62)이 설치된다. 이 코일스프링(62)은 상단이 피스톤(53) 헤드에 지지되어 있고, 하단이 하우징(59)에 지지되도록 설치되며 그 중간부에는 후술하는 구획부재(63)에 의하여 구획되어 있다. 이 구획부재(63)는 코일스프링(62)의 탄성복원력에 의한 작동부위가 상하측(62a)(62b)으로 구분되도록 하기 위하여 설치된 것인데, 이는 결합단이 실린더(52)의 하단에 볼트(64)결합되어 있고, 자유단은 실린더(52)의 내측으로 연장되어 중간구획점에서 내향 수직절곡되어 있다. 이에 따라 구획부재(63)의 자유단은 코일스프링(62)의 중간부에 일부 삽입되어 코일스프링(62)의 작동부분이 상하로 나누어지도록 되어 있다. 그리고 판스프링(61)이 결합된 실린더(52)의 외측단, 즉 하우징(59)의 하측과 판스프링(61)의 상측사이에는 지지부재(68)가 설치되고, 이 지지부재(68)의 피스톤로드(53b)가 관통하여 접하는 부분에는 볼베어링등으로 마련된 베어링(65)이 설치되며, 피스톤로드(53b)는 이 베어링(65)을 관통하여 설치된다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 리니어 압축기의 작동을 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면, 외부 전원의 인가로 반경방향으로 자화된 코일(57)에 의해 영구자석(58)은 상하로 움직이며 이때 공급되는 전원은 일정한 공급주파수를 갖고 교번하게 되는데, 영구자석(58)과 코일(57)에의해 발생되는 가진력을 증폭시키기 위하여 판스프링(61)의 공진주파수와 공급되는 전원주파수를 거의 일치시킴으로서 공진을 시키게 된다. 이 공진에 의해 증가된 구동력으로 피스톤(53)은 실린더(52) 내부로 유입된 냉매를 보다 강력하게 흡입, 압축, 토출시키게 된다.

먼저 도 3에서와 같이 흡입구동시에는 전자기력에의하여 영구자석(58)과 하우징(59)은 하부로 움직이게 된다. 이때 하우징(59)에 결합된 피스톤(53) 또한 하부로 움직이게 되며 이에 따라 흡입구(54a)를 통하여 냉매가 압축실(67)로 유입되게 된다. 이 흡입구동시 코일스프링(62)은 그 상부(62a)가 수축하게 되고, 판스프링(61)은 하측으로 일부 팽창하게 된다.

그리고 도 4에서의 압축, 토출구동시에는 자속의 방향이 반대방향으로 되면서 하우징(59)과 피스톤(53)은 상측으로 압축구동하게 되고, 이때 코일스프링(62)과 판스프링(61)의 압축부위는 복원동작하게 되면서 피스톤(53)에 이 복원력이 더하여져 압축구동하게 된다. 이때 코일스프링(62)의 하부(62b)는 상대적으로 복원동작하는 상부(62a)와는 반대로 수축되게 되고, 판스프링(61)은 상부로 팽창하게 되며, 토출행정 종료시 계속적인 흡입구동으로 다시 각각의 코일스프링(62)과 판스프링(61)은 복원동작하게 되어 피스톤(53)의 구동을 돕게 된다.

이상과 같은 본 고안의 리니어 압축기에서의 판스프링(61)은 종래 판스프링이 요구하는 스프링 상수값이 k라고 하고, 본 고안의 코일스프링(62)의 각각의 부분의 스프링 상수값을 k₂라 하면 본 고안에서 요구되는 공진 판스프링의 상수값은 k - 2k₂가 된다. 그러므로 본 고안의 공진 판스프링(61)은 종래에 비하여 2k₂만큼 적은 상수값으로 설계가능하며 이에 따라 제조원가가 비싸고 제작이 까다로운 판스프링(61)의 두께를 보다 줄일 수 있다. 그리고 이와 같이 판스프링(61)의 두께가 줄어들게 되면 판스프링(61)의 내구한계가 커지게 되므로 판스프링(61)의 신뢰성이 크게 향상되게 된다. 그리고 본 고안에서 사용된 베어링(65)은 줄어든 판스프링(61)의 반경방향의 강성이 약해져 운전중 피스톤(53)의 운동이 수직왕복운동에서 벗어나 실린더(52) 내면과 마찰하여 마모를 일으키게 되는 것을 보완하게 된다.

이상과 같은 본 고안의 리니어 압축기는 하나의 공진 판스프링으로 취부했던 종래의 압축기의 스프링을 코일스프링과 함께 취부함으로써 판스프링에 걸리던 응력을 코일스프링과 나누어지도록 함으로써 판스프링의 설계를 보다 쉽게 할 수 있고 동시에 판스프링의 두께 또한 줄일 수 있게 되어 압축기의 구동효율을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

압축실이 마련된 실린더, 상기 실린더 내부를 직선왕복운동하는 피스톤, 상기 피스톤에서 일측으로 연장된 피스톤로드, 상기 피스톤로드에 결합되어 상기 피스톤이 상하구동하도록 전자기적으로 구동하는 하우징을 구비한 밀폐형 압축기에 있어서,

상기 피스톤로드에는 일단이 상기 피스톤에 지지되고 타단이 상기 하우징에 지지된 코일스프링이 설치되고,

상기 실린더에는 상기 코일스프링을 일측과 타측으로 구획하는 구획부재가 설치되어 상기 구획부재를 구분점으로하여 상기 코일스프링의 일측과 타측부분에서 별도의 탄성복원력이 발생하도록 된 것을 특징으로 하는 밀폐형압축기.
제 1항에 있어서, 상기 피스톤로드의 단부에는 판스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 밀폐형압축기.
제 1항에 있어서, 상기 실린더는 상기 피스톤로드의 동심을 유지시킬 수 있도록 상기 피스톤로드가 관통설치되는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형압축기.
제 3항에 있어서, 상기 피스톤로드가 관통하여 접하는 상기 지지부재에는 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 밀폐형압축기.