KR20020090138A

KR20020090138A - 리니어 압축기

Info

Publication number: KR20020090138A
Application number: KR1020020028076A
Authority: KR
Inventors: 가와하라사다오; 아카자와데루유키
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2002-11-30
Also published as: JP2002349435A

Abstract

피스톤과 실린더 벽면사이의 미끄럼운동면압의 저감을 도모할 수 있고, 고효율이며 또한 신뢰성이 높은 리니어 압축기를 제공하는 것이다.

밀폐용기내에 지지기구부에 의해서 지지되는 날밑부와 원통부로 이루어지는 고압실과 저압실을 형성하여 이루어지는 실린더와, 실린더와 동일한 축심에 그 축선방향을 따라서 가동자유롭게 지지되는 피스톤과, 피스톤에 연결되는 가동부 및 상기 실린더에 고정되어 가동부의 왕복경로를 형성하는 고정부로 구성한 리니어 모터와, 리니어 모터의 양 측단부 근방에 각각 배치하여 상기 피스톤을 지지하면서 축선방향에 힘을 부여하는 복수의 스프링부재를 구비한 리니어 압축기로서, 피스톤과 실린더와의 상대이동면사이에 있어서 피스톤과 실린더의 틈새의 유체저항치에 비해서 낮은 저항치의 저저항 형성영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기이다.

Description

리니어 압축기{LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은, 리니어 모터에 의해 실린더내에 끼워맞춤된 피스톤을 왕복운동시켜 가스를 흡입, 압축, 토출하는 리니어 압축기에 관한 것이다.

냉동 사이클에 있어서, R22로 대표되는 HCFC계 냉매는, 그 물성의 안정성 때문에 오존층을 파괴한다고 전해지고 있다. 또한 근래에는 HCFC계 냉매의 대체냉매로서 HFC계 냉매가 이용되고 있지만, 이 HFC계 냉매는 온난 화현상을 촉진하는 성질을 가지고 있다. 그 때문에 최근에는 오존층의 파괴나 온난화현상에 큰 영향을 주지 않는 HC계 냉매가 채용되기 시작하고 있다. 그러나, 이 HC계 냉매는 가연성 때문에 폭발이나 발화를 방지하는 것이 안전성 확보면에서 필요하고, 이 때문에 냉매의 사용량을 매우 적게 하는 것이 요구된다. 한편, HC계 냉매는 냉매자체로서윤활성이 없고, 또한 윤활재에 녹아 들어가기 쉬운 성질을 가진다. 이상으로부터, HC계 냉매를 사용할 경우에는 오일리스 또는 오일푸어의 압축기가 필요하다. 피스톤의 축선과 직교하는 방향으로의 하중이 작고 미끄럼운동 면압(面壓)이 작은 리니어 압축기는, 종래로부터 많이 이용되어 온 리시프로식 압축기, 로터리 압축기, 스크롤 압축기와 비교하면 오일리스화를 도모하기 쉬운 타입의 압축기로서 알려져 있다.

그러나, 이 리니어 압축기에 있어서도, 실린더와 피스톤 사이의 미끄럼운동면에서의 미끄럼운동성의 좋고 나쁨이 리니어 압축기의 효율이나 내구성에 영향을 준다. 그 때문에, 리니어 압축기를 오일리스로 하기 위해서는 매우 복잡한 대응이 필요하다.

본 발명은, 이상의 사정을 감안하여, 피스톤과 실린더의 상대이동면에 원주방향의 고리형상홈을 형성하여 실린더 벽면에 피스톤을 압착하는 가스력을 작게 하고, 또한, 모터의 자기흡인력이나 가스력 등이 피스톤에 작용하여, 피스톤을 실린더에 압착하는 힘이 발생하더라도, 피스톤을 리니어 모터의 양 끝단에 배치한 스프링부재로 지지함으로써, 피스톤과 실린더벽면사이의 미끄럼운동면압의 저감이 도모되어, 고효율이며 또한 신뢰성이 높은 리니어 압축기의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 피스톤이 실린더에 지탱될 필요가 없도록 피스톤을 리니어 모터의 양 끝단에 배치한 스프링부재로 지지하여, 피스톤과 실린더를 비접촉상태로 함으로써 현저하게 신뢰성을 향상시킨 리니어 압축기의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 리니어 압축기의 전체구성을 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예를 나타낸 피스톤과 실린더의 틈새압력분포를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 리니어 압축기의 전체구성을 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

201 : 밀폐용기202 : 지지기구부

205 : 실린더205a : 날밑부

205b : 원통부205c : 미끄럼운동면

206 : 피스톤207 : 원주방향 고리형상홈

208a : 스프링부재a 208b : 스프링부재b

209 : 연결부재209a : 원통부

209b : 날밑부210 : 연결 로드

211 : 리니어 모터212 : 가동부

212a : 영구자석212b : 원통 유지부재

213 : 고정부213a : 내부 요크

213b : 외부 요크213c : 코일

213d : 왕복경로214 : 압축실

215 : 헤드 커버부216 : 받침시트

217 : 공간부218 : 받침시트

219 : 밸브판

311 : 피스톤과 실린더 상대이동면사이의 틈새

312 : 시일부재

청구항 1에 기재된 본 발명의 리니어 압축기는, 밀폐용기내에 지지기구부에 의해서 지지되는 날밑부와 원통부로 이루어진 고압실과 저압실을 형성하여 이루어지는 실린더와, 상기 실린더와 동일한 축심에서 그 축선방향을 따라 가동자유롭게 지지되는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 가동부 및 상기 실린더에 고정되어 상기 가동부의 왕복경로를 형성하는 고정부로 구성한 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 양측단부 근방에 각각 배치하여 상기 피스톤을 지지하면서 축선방향에 힘을 부여하는 복수의 스프링부재를 구비한 리니어 압축기로서, 상기 피스톤과 상기 실린더와의 상대이동면사이에 있어서 상기 피스톤과 상기 실린더와의 틈새의 유체저항치에 비해서 낮은 저항치의 저저항 형성영역을 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 본 발명의 리니어 압축기는, 밀폐용기내에 지지기구부에 의해서 지지되는 날밑부와 원통부로 이루어진 고압실과 저압실을 형성하여 이루어지는 실린더와, 상기 실린더와 동일한 축심에서 그 축선방향을 따라 가동자유롭게 지지되는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 가동부 및 상기 실린더에 고정되어 상기 가동부의 왕복경로를 형성하는 고정부로 구성한 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 양측단부 근방에 각각 배치하여 상기 피스톤을 지지하면서 축선방향에 힘을 부여하는 복수의 스프링부재를 구비한 리니어 압축기로서, 상기 피스톤과 상기 실린더와의 상대이동면사이에 있어서 상기 피스톤과 상기 실린더와의 틈새의 유체저항치에 비해서 낮은 저항치를 구비하는 저저항 형성영역을 구비하고, 또한 상기 고압실과 해당 영역과의 압력차 및 상기 저압실과 해당 영역과의 압력차를 해당 고압실과 해당 저압실과의 압력차보다 낮게 설정하여 이루어진 틈새를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 본 발명의 리니어 압축기는, 밀폐용기내에 지지기구부에 의해서 지지되는 날밑부와 원통부로 이루어지는 실린더와, 상기 실린더와 동일한 축심에서 그 축선방향을 따라서 가동자유롭게 지지되는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 가동부 및 상기 실린더에 고정되어 상기 가동부의 왕복경로를 형성하는 고정부로 구성한 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 양측단부 근방에 각각 배치하여 상기 피스톤을 지지하면서 축선방향에 힘을 부여하는 복수의 스프링부재를 구비한 리니어 압축기로서, 상기 피스톤과 상기 실린더의 상대이동면사이에 있어서 가동시에 상기 피스톤이 상기 실린더에 접촉하지 않도록 설정하여 이루어지는 틈새를 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 본 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 리니어 압축기에 있어서, 상기 저저항 형성영역을, 상기 피스톤과 상기 실린더의 상대이동면의 길이 방향 거의 중심위치에 형성된 원주방향의 고리형상 홈으로 한 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 본 발명은, 청구항 4에 기재된 리니어 압축기에 있어서, 상기 원주방향의 고리형상홈을, 상기 피스톤에 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 본 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 리니어 압축기에 있어서, 상기 틈새를, 피스톤지름의 5/10000∼1/1000mm으로 한 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 기재된 본 발명은, 청구항 3에 기재된 리니어 압축기에 있어서, 상기 피스톤과 상기 실린더 사이로부터의 냉매누설을 억제하는 시일부재를 상기 피스톤과 상기 실린더의 상대이동면에 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 리니어 압축기는, 리니어 모터의 양 끝단부 근방에 각각 배치한 스프링부재로 피스톤을 지지하고, 피스톤과 실린더의 상대이동면사이에 있어서 피스톤과 실린더와의 틈새의 유체저항치에 비해서 낮은 저항치의 저저항 형성영역을 구비한 것이다. 이에 따라, 피스톤과 실린더의 틈새에 비하여 유체저항이 매우 작은 저저항 형성영역에서는 피스톤이 실린더에 대하여 경사진 경우라도, 피스톤둘레방향의 압력은 일정하게 되어, 이 부분에서의 피스톤에 작용하는 힘은 거의 0이 된다. 또한, 모터의 자기흡인력이나 가스력 등, 피스톤에 작용하여 피스톤을 실린더에 압착하는 힘이 발생하더라도, 피스톤은 리니어 모터의 양 끝단에 배치한 스프링부재로 지지된다. 이들로부터, 피스톤과 실린더 벽면사이의 미끄럼운동면압을 저감할 수 있고, 고효율이며 또한 고신뢰성을 도모할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 리니어 압축기는, 유로가, 피스톤과 실린더와의 틈새의 유체저항치에 비해서 낮은 저항치를 구비하는 저저항 형성영역을 구비하고, 또한 고압실과 해당 영역과의 압력차 및 저압실과 해당 영역과의 압력차를 해당 고압실과 해당 저압실과의 압력차보다 작게 하여 이루어지는 틈새를 피스톤과 실린더의 상대이동면사이에 설정한 것이다. 이로써, 피스톤과 실린더의 틈새에 발생하는 압력은, 압축실측의 고압과 원주방향 고리형상홈에서의 압력의 차, 원주방향 고리형상홈에서의 압력과 저압측의 압력의 차에 의존하지만, 각각의 압력차는 고압과 저압의 압력차보다도 작아지며, 또한, 압력차가 생기고 있는 거리도 짧아지기 때문에 틈새에 작용하는 압력은 원주방향 고리형상홈을 형성한 쪽이 작아진다. 이에 따라, 피스톤이 실린더에 대하여 경사진 경우의 실린더 벽면에 피스톤을 압착하는 가스력을 작게 할 수 있다. 또한, 모터의 자기흡인력이나 가스력 등, 피스톤에 작용하여 피스톤을 실린더에 압착하는 힘이 발생하더라도, 피스톤은 리니어 모터의 양 끝단에 배치한 스프링부재로 지지된다. 이들로부터, 피스톤과 실린더 벽면사이의 미끄럼운동면압을 저감할 수 있고, 고효율이며 또한 고신뢰성을 도모할 수 있다.

본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 리니어 압축기는, 유로가 가동시에 피스톤이 실린더에 접촉하지 않도록 피스톤과 실린더의 상대이동면사이에 틈새를 설정한 것이다. 이에 따라, 가동시에 피스톤과 실린더가 접촉하지 않도록 피스톤의 경사를 고려하여 피스톤과 실린더의 상대이동면사이의 틈새를 설정하면, 피스톤은 실린더에 대하여 비접촉상태가 된다.

본 발명의 제 4 실시형태는, 제 1 또는 제 2 실시형태에 의한 리니어 압축기에 있어서, 저저항 형성영역을, 피스톤과 실린더의 상대이동면의 길이 방향 거의 중심위치에 설정된 원주방향 고리형상홈으로 한 것이다. 이에 따라, 피스톤과 실린더의 상대이동면에 발생하는 압력분포차를 효율적이며 또한 가장 작게 할 수 있기 때문에 피스톤을 압착하는 가스력을 최소로 할 수 있다. 또한, 압력차가 생기고 있는 거리도 짧아지기 때문에 틈새에 작용하는 압력은 원주방향 고리형상홈을설치한 쪽이 작아진다. 이에 따라, 피스톤이 실린더에 대하여 경사진 경우의 실린더 벽면에 피스톤을 압착하는 가스력을 작게 할 수 있다. 또한, 원주방향 고리형상홈으로 함으로써 가공이 용이해져 저비용화를 도모할 수 있다.

본 발명의 제 5 실시형태는, 제 4 실시형태에 의한 리니어 압축기에 있어서, 원주방향 고리형상홈을 피스톤에 형성한 것이다. 이에 따라, 항상 원주방향홈이 피스톤과 실린더의 상대이동방향의 길이방향 거의 중심위치가 되므로, 피스톤과 실린더의 상대이동면에 발생하는 압력분포차를 효율적이며 또한 제일 작게 할 수 있기 때문에 피스톤을 압착하는 가스력을 최소로 할 수 있다.

본 발명의 제 6 실시형태는, 제 1 또는 제 2 실시형태에 의한 리니어 압축기에 있어서, 틈새의 간격을 피스톤지름의 5/10000∼1/1000mm으로 한 것이다. 이에 따라, 실린더에 대하여 피스톤의 원활한 왕복운동이 가능해져, 냉매가스의 누설을 최대한 억제할 수 있다.

본 발명의 제 7 실시형태는, 제 3 실시형태에 의한 리니어 압축기에 있어서, 피스톤과 실린더사이로부터의 냉매누설을 억제하는 시일부재를 피스톤과 실린더의 상대이동면에 설치한 것이다. 이에 따라, 피스톤과 실린더를 접촉하지 않고, 상대이동면사이의 틈새 확대에 동반한 고압측에서 저압측으로의 냉매가스의 누설을 억제할 수 있고, 성능 및 신뢰성을 현저히 향상시킬 수 있다.

[실시예]

이하에 본 발명의 리니어 압축기의 일실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 한편, 도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 리니어 압축기의 전체구성을 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 일실시예를 나타낸 피스톤과 실린더의 틈새의 압력분포를 나타낸 단면도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 리니어 압축기의 전체구성을 나타낸 도면이다.

우선, 도 1에 의하여 본 실시예에 있어서의 리니어 압축기의 전체구조를 설명한다. 이 리니어 압축기는, 크게 구별하여 밀폐용기(201)내에서 지지기구부 (202)에 의해 지지되는 실린더(205)와, 실린더(205)에 그 축선방향을 따라서 미끄럼운동 자유롭게 지지되고, 길이 방향 중심부에 원주방향 고리형상홈(207)을 형성한 피스톤(206)과, 피스톤(206)에 축선방향의 힘을 부여하는 판형상 부재로 이루어지는 스프링부재(208a 및 208b)와, 스프링부재(208a 및 208b)를 연결하는 연결부재 (209)와, 연결부재(209)에 고정지지됨과 동시에 피스톤(206)에 연결되는 연결 로드(210)와, 가동부(212) 및 고정부(213)로 이루어지는 리니어 모터(211)와, 실린더(205)의 압축실(214)에 냉매를 출입시키는 흡입밸브나 토출밸브 등을 가진 헤드 커버부(215)를 가지고 있다.

밀폐용기(201)는 리니어 압축기의 주요구성요소를 수납하는 용기로 이루어지며, 이 내부에는 도시가 생략된 흡입관으로부터 냉매가 공급되어, 헤드 커버부 (215)의 흡입측으로 도입된다. 또한, 압축된 냉매는 헤드 커버부(215)측으로부터 밀폐용기(201)측에 연결되는 도시가 생략된 토출관으로부터 바깥쪽으로 토출된다. 지지기구부(202)는, 밀폐용기(201)내부에 고정되는 스프링 지지판(203)과, 스프링 지지판(203)상에 탑재되어 실린더(205)를 지지하는 복수개의 코일스프링(204)으로 이루어진다. 한편, 코일스프링(204)은 실린더(205)에서 밀폐용기(201)로 전달되는진동을 방지하기 위해 기능한다.

실린더(205)는, 코일스프링(204)이 접촉하는 평탄한 날밑부(205a)와, 이 날밑부(205a)의 중심에서 일끝단측(도면의 위쪽)을 향하여 돌출하는 원통부(205b)를 일체적으로 형성한 것으로 구성된다. 또, 원통부(205b)의 안둘레면에는 피스톤 (206)이 접촉하는 미끄럼운동면(205c)이 형성된다. 피스톤(206)은 실린더(205)의 미끄럼운동면(205c)에 미끄럼운동 자유롭게 지지되는 원통체로 이루어진다.

리니어 모터(211)는, 가동부(212)와 고정부(213)로 이루어진다. 고정부 (213)를 형성하는 내부요크(213a)는 원통체로 이루어지며, 실린더(205)의 원통부 (205a)에 대하여 소정의 간격으로 병렬로 배치되도록 받침시트(216)에 고정된다. 이에 따라, 길이 방향에 공간부(217)가 형성된다. 또한, 내부요크(213a)의 내부에는 코일(213c)이 수납되어 도시가 생략된 전원부에 연결된다. 한편, 외부요크 (213b)는 내부요크(213a)를 덮는 원통체로 이루어지고, 받침시트(216)에 고정된다. 또, 외부요크(213b)와 내부요크(213a) 사이에 균일한 미소한 틈새를 형성하여 가동부(212)의 왕복경로(213d)를 형성한다. 이 왕복경로(213d)의 형성을 위해서, 외부요크(213b)와 내부요크(213a)는 동심원형상으로 받침시트(216)상에 배치된다.

리니어 모터(211)의 가동부(212)는, 영구자석(212a)과 이것을 유지하는 원통유지부재(212b)로 이루어진다. 이 원통유지부재(212b)는 왕복경로(213d)내에 왕복운동 가능하도록 수납되어, 영구자석(212a)을 고정하는 둘레가장자리부(212b1)와, 이 둘레가장자리부(212b1)에 일체적으로 연결되는 원반부(212b2)로 형성된다. 또한, 원반부(212b2)의 중심부는, 스프링부재(208a)의 중심부에 고정된다. 또, 영구자석(212a)은 코일(213c)과 대치하는 위치에 배치되고, 그 사이에는 일정한 미소한 틈새가 형성된다.

판형상부재로 이루어지는 스프링부재(208a 및 208b)는, 리니어 모터(211)를 형성하는 외부요크(213b)의 양측단부에 설치된 받침시트(218)(도면의 위쪽) 및 받침시트(216)(도면의 아래쪽)에, 그 둘레가장자리측이 지지고정된다. 또, 스프링부재(208a 및 208b)는, 그 둘레가장자리를 고정한 경우에 둘레가장자리로부터 중심부에 걸쳐서 탄성변형하는 구조의 것으로 이루어진다.

연결부재(209)는 공간부(217)내에 왕복운동 가능하도록 수납되는 원통부재 (209a)로 이루어지며, 일끝단부(도면의 위쪽)는 중심부에서 스프링부재(208a)에 연결고정되고, 다른 끝단부(도면의 아래쪽)에는 날밑부(209b)가 형성되어 있으며, 스프링부재(208b)의 탄성변형끝단이 고정된다. 피스톤(206)은 연결 로드(210)를 통해 연결부재(209)의 중심부에 고정지지된다. 또한, 리니어 모터(211)의 가동부 (212)가 연결부재(209)의 중앙부에 연결고정된다.

헤드 커버부(215)는, 밸브판(219)을 통해 실린더(205)의 날밑부(205a)의 단면측에 고정된다. 밸브판(219)에는 압축실(214)에 연통가능한 흡입밸브(도시생략) 및 토출밸브(도시생략) 등이 조립부착되고, 이들은 헤드 커버부(215)의 내부에 형성된 흡입측 공간(도시생략) 및 토출측 공간(도시생략)에 각각 연결된다.

다음에, 상기 구조의 리니어 압축기의 작용을 설명한다. 우선, 내부 요크 (213a)의 코일(213c)에 통전하면, 코일(213c)과 가동부(212)의 영구자석(212a)과의 사이에 플레밍의 왼손의 법칙에 따라서 전류에 비례한 자력이 추력으로서 발생한다. 이 추력의 발생에 의해 가동부(212)에 축선방향을 따라서 이동하는 구동력이 작용한다. 가동부(212)의 원통유지부재(212b)는, 스프링부재(208a)에 연결 로드 (210)와 함께 연결되어 있기 때문에, 피스톤(206)이 이동한다. 여기서, 코일 (213c)로의 통전은, 정현파로 주어지며, 리니어 모터부에는 정역(正逆)의 추력(推力)이 교대로 발생한다. 그리고 이 교대로 발생하는 정역의 추력에 의해서 피스톤 (206)은 왕복운동을 하게 된다.

냉매는, 흡입관으로부터 밀폐용기(201)내에 도입된다. 이 밀폐용기(201)내에 도입된 냉매는, 헤드 커버부(215)의 흡입측 공간에서 밸브판(219)에 조립부착된 흡입밸브를 통하여 압축실(214)에 들어간다. 그리고 이 냉매는, 피스톤(206)에 의해 압축되어, 밸브판(219)에 조립부착된 토출 밸브로부터, 헤드 커버부(215)의 토출측 공간을 지나서, 토출관으로부터 바깥쪽으로 토출된다. 또한, 피스톤(206)의 왕복운동에 따라 생기는 실린더(205)의 진동은, 복수의 코일스프링(204)에 의해 진동이 억제된다.

이상 설명한 바와 같이, 피스톤(206)의 길이 방향중심위치에 원주방향 고리형상홈(207)을 형성하기 때문에, 실린더벽면에 피스톤을 압착하는 가스력을 작게 할 수 있다. 도 2에 있어서, 오른쪽이 고압 즉 압축실(214)측, 왼쪽이 저압 즉 저압공간측이다. 도면중의 위쪽에 나타내는 압력분포 P1는, 상부 단면에서의 압력분포를 나타내고, 도면중의 아래쪽에 나타내는 압력분포 P2는, 하부단면도에서의 압력분포를 나타낸다. 도면에 있어서, 실선이 저저항 형성영역을 형성하는 원주방향 고리형상홈(207)을 형성한 경우의 압력분포이고, 파선이 원주방향 고리형상홈(207)을 형성하지 않은 경우의 압력분포이다.

이 경우, 피스톤과 실린더의 상대이동면의 길이방향 거의 중심위치에 형성된 저저항 형성영역을 형성하는 원주방향 고리형상홈(207)의 유체저항은, 피스톤(206)과 실린더(205) 틈새의 유체저항에 비하여 매우 작다. 이렇게 해서, 피스톤이 실린더에 대하여 경사진 경우라도, 피스톤 둘레방향의 압력은 일정하게 되고, 이 부분에서의 피스톤에 작용하는 힘은 거의 0이 된다. 또한, 피스톤(206)과 실린더 (205)의 틈새에 발생하는 압력은, 압축실(214)측의 고압과 원주방향 고리형상홈 (207)에서의 압력의 차, 원주방향 고리형상홈(207)에서의 압력과 저압공간의 저압의 압력차에 의존하지만, 각각의 압력차는 압축실(214)의 고압과 저압공간의 저압의 압력차보다도 작아진다.

여기서, 틈새의 간격 t은, 피스톤지름의 5/10000∼1/1000mm으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 압력차가 생기고 있는 거리도 짧아지기 때문에 틈새에 작용하는 압력은 원주방향 고리형상홈(207)을 형성한 쪽이 작아진다. 이에 따라, 피스톤(206)이 실린더(205)에 대하여 경사진 경우, 해당 도면으로부터 명백한 바와 같이 피스톤 둘레방향의 압력은 거의 일정해지고, 원주방향 고리형상홈(207)에서의 피스톤(206)에 작용하는 힘은 거의 0이 된다. 따라서, 실린더(205) 벽면에 피스톤(206)을 압착하는 가스력을 작게 할 수 있다.

또한, 리니어 모터(211)의 자기흡인력이나 가스력 등, 피스톤(206)에 작용하여 피스톤(206)을 실린더(205)에 압착하는 힘이 발생하는 경우, 상술한 바와 같이피스톤(206)은 리니어 모터(211)의 양측단부 근방에 각각 배치한 스프링부재(208a 및 208b)를 연결하는 연결부재(209)를 통해 양 끝단 지지되어 있기 때문에, 피스톤 (206)과 실린더(205) 벽면사이의 미끄럼운동면압을 저감할 수 있고, 고효율이며 또한 고신뢰성을 얻을 수 있다.

이어서, 도 3에 의해 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 리니어 압축기의 전체구조에 대하여, 앞서의 실시예와 같은 구성요소에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.

피스톤(206)의 선단부에는, 피스톤(206)과 실린더(205)의 상대이동면사이로부터의 냉매누설을 억제하는 시일부재(312)를 설치하고 있다. 또한, 피스톤(206)이 실린더(205)에 지탱될 필요가 없도록, 피스톤(206)은 리니어 모터(211)의 양 끝단에 배치한 스프링부재(208a와 208b)로 지지되어 있고, 가동시에 피스톤(206)과 실린더(205)가 접촉하지 않도록 피스톤(206)의 경사를 고려하여 피스톤(206)과 실린더(205)의 상대이동면사이의 틈새(311)을 설정하고 있다. 이에 따라, 피스톤 (206)과 실린더(205)를 비접촉상태로 하여 현저하게 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 피스톤(206)과 실린더(205)의 상대이동면사이의 틈새(311)의 확대에 동반한 고압측에서 저압측으로의 냉매가스의 누설량의 증가는, 피스톤(206)과 실린더(205)의 상대이동면에 설치된 시일부재(312)로 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 피스톤과 실린더의 상대이동면에 원주방향 고리형상홈을 형성하여, 실린더벽면에 피스톤을 압착하는 가스력을 작게 하고, 또한, 모터의 자기흡인력이나 가스력 등이 피스톤에 작용하여, 피스톤을 실린더에 압착하는 힘이 발생하여도, 피스톤을 리니어 모터의 양 끝단에 배치한 스프링부재로 지지함으로써, 피스톤과 실린더벽면사이의 미끄럼운동면압의 저감을 도모할 수 있고, 고효율이며 또한 신뢰성이 높은 리니어 압축기를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 피스톤이 실린더에 지탱될 필요가 없도록, 피스톤을 리니어 모터의 양 끝단에 배치한 스프링부재로 지지하여, 피스톤과 실린더를 비접촉상태로 함으로써 현저하게 신뢰성을 향상시킨 리니어 압축기를 얻을 수 있다.

Claims

밀폐용기내에 지지기구부에 의해서 지지되는 날밑부와 원통부로 이루어진 고압실과 저압실을 형성하여 이루어지는 실린더와, 상기 실린더와 동일한 축심에 그 축선방향을 따라서 가동자유롭게 지지되는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 가동부 및 상기 실린더에 고정되어 상기 가동부의 왕복경로를 형성하는 고정부로 구성한 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 양측단부 근방에 각각 배치하여 상기 피스톤을 지지하면서 축선방향에 힘을 부여하는 복수의 스프링부재를 구비한 리니어 압축기로서, 상기 피스톤과 상기 실린더와의 상대이동면사이에 있어서 상기 피스톤과 상기 실린더와의 틈새의 유체저항치에 비해서 낮은 저항치의 저저항 형성영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
밀폐용기내에 지지기구부에 의해서 지지되는 날밑부와 원통부로 이루어진 고압실과 저압실을 형성하여 이루어지는 실린더와, 상기 실린더와 동일한 축심에 그 축선방향을 따라서 가동자유롭게 지지되는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 가동부 및 상기 실린더에 고정되어 상기 가동부의 왕복경로를 형성하는 고정부로 구성한 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 양측단부 근방에 각각 배치하여 상기 피스톤을 지지하면서 축선방향에 힘을 부여하는 복수의 스프링부재를 구비한 리니어 압축기로서, 상기 피스톤과 상기 실린더와의 상대이동면사이에 있어서 상기 피스톤과 상기 실린더와의 틈새의 유체저항치에 비해서 낮은 저항치를 구비하는 저저항 형성영역을 구비하고, 또한 상기 고압실과 해당 영역과의 압력차 및 상기 저압실과 해당영역과의 압력차를 해당 고압실과 해당 저압실과의 압력차보다 낮게 설정하여 이루어지는 틈새를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
밀폐용기내에 지지기구부에 의해서 지지되는 날밑부와 원통부로 이루어지는 실린더와, 상기 실린더와 동일한 축심에 그 축선방향을 따라서 가동자유롭게 지지되는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 가동부 및 상기 실린더에 고정되어 상기 가동부의 왕복경로를 형성하는 고정부로 구성한 리니어 모터와, 상기 리니어 모터의 양측단부 근방에 각각 배치하여 상기 피스톤을 지지하면서 축선방향에 힘을 부여하는 복수의 스프링부재를 구비한 리니어 압축기로서, 상기 피스톤과 상기 실린더의 상대이동면사이에 있어서 가동시에 상기 피스톤이 상기 실린더에 접촉하지 않도록 설정하여 이루어지는 틈새를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 저저항 형성영역을, 상기 피스톤과 상기 실린더의 상대이동면의 길이방향 거의 중심위치에 형성된 원주방향 고리형상홈으로 한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 4 항에 있어서, 상기 원주방향 고리형상홈을, 상기 피스톤에 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 틈새를, 피스톤지름의 5/10000∼ 1/1000mm로 한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 3 항에 있어서, 상기 피스톤과 상기 실린더 사이로부터의 냉매누설을 억제하는 시일부재를 상기 피스톤과 상기 실린더의 상대이동면에 설치한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.