KR200255941Y1 - 리니어압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 리니어압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡입 냉매가스의 과열방지를 위하여 피스톤의 냉각을 용이하게 한 리니어압축기에 관한 것이다. 또한, 천장설치용 에어컨에 적용 가능하도록 압축기의 높이를 작게 한 슬림형 리니어압축기에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 흡입 냉매가스의 과열방지와 제조단가를 감소시킨 리니어압축기를 제공하는 것이고, 슬림형의 리니어압축기를 제공하는 것이다.

본 고안은 외관을 형성하고 냉매가스의 흡입구와 토출구가 구비되는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기 내부 공간에 설치되고 상기 밀폐용기 내부에 이격부재에 의해 일정간격 이격되어 체결된 압축부실린더와 흡입부실린더가 구비된 실린더블럭과, 상기 실린더블럭의 내부 공간에 왕복운동할 수 있도록 삽입되고 중앙부에 피스톤패들이 2개 이상 구비되고 일측에는 흡입밸브가 구성되며 내부에는 냉매통로를 갖는 피스톤과, 상기 피스톤의 피스톤패들 일단에 체결되고 자기투과율이 우수한 다수의 박판소재가 적층 성형된 내측코아에 2개 이상의 영구자석이 부착된 구동자와, 상기 구동자의 영구자석과 일정간격 이격되고 대향되어 설치되고 자기투자율이 우수한 다수의 박판소재가 적층 성형된 외측코아에 코일이 감겨져 있는 고정자와, 상기 고정자와 상기 실린더블럭을 결합 고정시키는 고정부재 또는 결합블럭을 주요 구성으로 하고 있으며, 상기 구동자와 고정자의 박판소재를 원주방향이 아닌 면에 수직방향으로 적층된 것을 특징으로 하고 있다.

본 고안의 효과는 냉매가스가 압축되는 실린더를 분리 구성하여 실린더 벽체를 통한 흡입냉매로의 열유입을 최소화하였고, 피스톤의 중앙부를 노출시켜 윤활유 분사 등에 의한 외부냉각을 가능하게 함으로서 흡입 냉매가스의 과열방지 효과가 있고 오일냉각 기구를 단순화 시켜 제조단가를 낮출 수 있으며, 슬림형의 압축기의 제작을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

리니어압축기{Linear compressor}

본 고안은 리니어압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡입 냉매가스의 과열방지를 위하여 피스톤의 냉각을 용이하게 한 리니어압축기에 관한 것이다.

또한, 천장설치용 에어컨에 적용 가능하도록 압축기의 높이가 작은 슬림형 리니어압축기에 관한 것이다.

리니어 압축기는 연속적으로 저온을 발생시키는 증기압축식 냉동사이클을 갖는 냉장,냉동장치에 사용되는 것으로 우수한 압축효율과 저소음에 의하여 기존 소형의 왕복동식 압축기의 대체기기로서 최근들어 국내를 비롯하여 미국, 일본 등의 여러나라에서 집중적으로 연구개발되고 있다.

상기 증기압축식 냉동사이클을 갖는 냉장, 냉동장치의 기본 구성과 작동원리는 저온저압의 냉매가스를 고온고압의 냉매가스로 체적변화 방식으로 압축하고 냉매를 순환하게 하는 압축기와 압축기로부터 토출된 고온고압의 냉매가스를 응축하는 응축기와 상기 응축된 액냉매를 팽창시켜 저온을 발생하게 하는 팽창밸브와 주위로부터 열을 흡수하여 냉각효과를 발생시키는 증발기로 구성되어 있다. 상기 증발기를 나온 저온저압의 냉매가스는 압축기로 흡입되어 일련의 순환경로를 형성하여 연속적으로 냉각효과를 발생시키게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 미국특허 US6,089,836(2000.7.18.)의 리니어 압축기를 나타낸다. 도시된 바에 따르면, 외관을 형성하는 밀폐용기(1)의 내부에는 압축유니트(100)가 있으며, 상기 압축유니트(100) 하부에는 윤활유(0)에 잠긴 오일펌프(3)가 부착되어 있으며, 상기 압축유니트(100)는 하부스프링(4)에 의해 탄성 지지되어 있다.

상기 압축유니트(100)는 대별하여 실린더(11)와 피스톤(17)과 리니어모터로 구성되어 있다.

상기 실린더(11)의 외주부에는 내측코아(13)가 설치되어 있고, 벽체 내부에는 오일공급공(11a)과 오일배출공(11b)이 도 1에서 보아 우측면에서 내부로 경사지게 형성되어 있다. 상기 내측코아(13) 내부에는 코일(18)이 감겨져 있다. 상기 실린더(11)의 일측에는 돌출되어 형성된 원통형의 실린더패들(10)이 구비되어 있다. 상기 실린더패들(10)의 내주부에는 외측코아(14)가 설치되어 있고, 다른 일측에는 측판(12)으로 마감되어 있고, 상기 측판(12)의 중앙에는 흡입관(50)이 관통될 수 있도록 측판공(12a)이 구비되어 있다. 상기의 외측코아(14)는 상기 내측코아(13)와 일정간격 이격되고 대향되어 배치된다.

상기 피스톤(17)은 상기 실린더(11)의 중공부에 삽입되어 왕복운동하는 것으로, 도 1에서 보아 우측단에는 흡입밸브(7)가 구성되어 있고, 중앙부에는 요입되어 윤활유가 유동할 수 있도록 오일포켓(31)이 구성되고, 좌측단에는 원통형의 피스톤패들(16)이 형성되어 있다. 상기 피스톤패들(16) 일측에는 영구자석(19)이 부착 구비되어 있다. 상기 영구자석(19)은 상기 내측코아(13)과 외측코아(14)에 의해 형성된 틈새에 대향되어 놓여 있다.

상기 구성에서 리니어모터는 상기 코일(18)이 감긴 내측코아(13)와 외측코아(14)와 영구자석(19)으로 구성되게 된다. 상기 내측코아(13)와 외측코아(14)는 자기투자율이 우수한 박판소재를 원주방향으로 다수 적층하여 구성되어 있다.

상기의 실린더(11), 피스톤(17), 실린더패들(10), 피스톤패들(16), 내측코아(13), 외측코아(14), 영구자석(19)은 피스톤(11)의 왕복운동 중심축에 대하여 모두 대칭되어 구비되어 있다.

계속해서 상기 실린더(11)의 도 1에서 보아 우측면에는 내부 공간이 형성된 압축헤드(15)가 부착되어 있으며, 상기 압축헤드(15) 내부에는 토출밸브(8)가 토출스프링(9)에 의해 탄성 지지되어 있다. 상기 토출밸브(8)와 피스톤(17)의 흡입밸브(7)와 실린더(11)의 내부벽으로 둘러쌓인 냉매가스가 압축되는 압축실(30)이 형성된다.

그리고 피스톤(17)의 왕복운동을 원할히 할 수 있도록 공진스프링(20,21)이 실린더(17)의 측판(12)과 피스톤패들(16)과 내측코아(13)에 형성된스프링가이드(23) 사이에 각각 구성되어 있다.

또한, 흡입관(50)이 밀폐용기(1)를 관통하고 실린더측판공(12a)을 통해 피스톤(17)의 내부공간(17a)까지 삽입 설치되어 있다.

끝으로, 압축부유니트(100) 하부에 장착된 오일펌프(3)로부터 윤활유를 피스톤(17)의 오일포켓(31)에 공급 및 배출하기 위하여 오일공급관(24)이 오일공급공(11a)에 연결되어 있고, 오일배출관(25)이 오일배출공(11b)에 연결되어 있다.

상기 리니어압축기의 작동원리는 외부에서 주기적으로 전기극성이 변하는 전원이 코일(18)에 인가되면 내측코아(13)의 좌우단부에 자기력이 발생하게 되고 상기 자기력과 영구자석(19)의 자기력의 인력과 척력에 의해 영구자석(19)을 왕복운동 시키게 되고, 이러한 왕복운동은 영구자석(19)이 부착된 피스톤패들(16)을 통해 피스톤(17)에 전달되어 상기 피스톤(17)을 왕복운동하게 한다. 이러한 피스톤(17)의 왕복운동은 공진스프링(20,21)의 탄성력에 의해 더욱 원할히 되며, 냉매가스를 일방향으로 흐르게 하는 흡입밸브(7)와 토출밸브(8)에 의해 압축실(30)로 흡입되어 압축된 후 압축헤드(15)의 내부공간으로 압입되고 토출관(미도시)을 따라 고온고압의 냉매가스를 외부로 토출한다.

전술한 작동원리에서 알 수 있듯이 리니어압축기는 실린더(11) 내부에 삽입된 피스톤(17)의 왕복운동에 의해 냉매가스를 압축하는 것으로 이러한 왕복운동에는 필연적으로 마찰열이 발생하게 된다. 이러한 마찰열은 피스톤(17)의 왕복운동을 저하시키고 더욱이 유입되는 냉매가스를 과열시켜 압축효율을 급격하게 저하시키게된다. 이를 해결하기 위하여 상기 종래기술에서는 마찰운동을 원활히 하고 마찰열을 냉각시키기 위하여 오일포켓(31)에 윤활유를 지속적으로 공급하여 해결하고 있다.

또한, 상기의 종래기술에서 압축실(30)과 압축헤드(15)의 내부공간에는 고온의 냉매가스가 있으므로 상기 고온 냉매가스의 열은 실린더(11)의 벽체를 통해 압축유니트(100) 전체에 전달되어 상기 마찰열과 공조하여 흡입되는 냉매가스를 더욱 과열시키는 요인이 되고 있다. 이를 해결하기 위하여 상기 종래기술에서는 흡입관(50)을 피스톤의 내부공간(17a)까지 깊숙이 삽입함으로서 상기 가열된 압축유니트(100)로부터 흡입냉매 가스로의 열유입을 적게 하여 과열방지를 배려한 것이다.

그러나, 상기 종래기술의 구성에서 알 수 있듯이 피스톤(17)을 윤활유로 냉각하기 위해 실린더(11)의 내부에 오일포켓(31)과 오일공급공(11a)과 오일배출공(11b)을 형성하여야 하고, 오일공급관(24)과 오일배출관(25)를 가설하여야 한다. 또한, 흡입관(50)의 내부 설치를 위해 실린더의 측판(12)에 측판공(12a)를 구비하여야 하며, 흡입관(50)의 내부설치 길이만큼 소재가 추가되게 된다. 이로 인하여 종래기술에서의 리니어압축기는 구조와 제조공정이 복잡하게 되므로 제조단가 상승을 초래하게 된다.

더욱이, 상기 종래의 리니어압축기에서는 상기 내측코아(13)과 외측코아(14)는 자기유도에 의한 와전류 발생에 따른 자기손실을 최소화하기 위하여 자기투자율이 우수한 박판소재를 중심축에 대하여 원주방향으로 적층 구성하여야 한다.또한 상기 박판소재의 적층 구성은 적층틈새를 적게하여 적층틈새에 의한 축전효과를 감소시켜 자기유도의 효율저하를 최소화하여야 한다. 이를 위하여 상기 내측코아(13)와 외측코아(14)는 중심축에 대해 안측과 바같측의 원주길이가 상이하므로 박판소재는 바같측이 안측보다 두껍게 한 쐐기 모양으로 형성하여 적층하여야 한다. 이러한 형상은 박판소재가 1에서 2미리미터의 두께를 가지므로 가공이 어렵고 가공할 수 있더라도 가공비의 상승을 초래하는 문제가 있다.

본 고안의 목적은 상기한 바와같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실린더를 압축부실린더와 흡입부실린더로 양분하고 일정간격 이격 구성하여 실린더 벽체를 통한 흡입 냉매가스로의 열유입을 적게 하는 것이고, 상기 양 실린더에 삽입되는 피스톤이 상기 이격 간격만큼 외부로 노출되게 함으로서 윤활유의 외부분사에 의한 냉각이 가능하여 흡입 냉매가스의 과열을 방지하면서도 종래기술에서의 오일공급 기구를 단순하게 하는 것이고, 내측코아와 외측코아를 형성시키는 박판소재를 종래기술에서의 쐐기형상으로의 추가가공 없이 적층 가능하게 함으로서 흡입 냉매가스의 과열방지와 제조단가를 감소시킨 리니어압축기를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 천장에 장착되는 에어컨 용도로 적용 가능한 높이가 작은 슬림형의 리니어압축기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 리니어압축기의 단면도.

도 2는 본 고안에 의한 리니어압축기의 바람직한 실시예의 단면도.

도 3은 본 고안에 의한 실린더블럭의 바람직한 실시예의 사시도.

도 4는 본 고안에 의한 주요부의 조립을 나타내는 사시도.

도 5a,5b는 본 고안에 의한 구동자의 영구자석 배치를 나타내는 단면도.

도 6은 본 고안에 의한 도 4의 주요부가 체결부재에 결합된 사시도.

도 7은 본 고안에 의한 오일 냉각기구의 설치 및 구성을 나타내는 측면도.

도 8은 본 고안에 의한 도 4의 주요부의 단면도.

도 9는 본 고안에 의한 4개의 리니어모터를 구비한 실린더블럭의 단면도.

도 10은 본 고안에 의한 체결블럭의 바람직한 실시예의 사시도.

도 11은 본 고안에 의한 코아가이드 및 조립을 나타내는 사시도.

도 12는 본 고안에 의한 체결블럭에 도 9의 실린더블럭이 결합된 것을 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

0 ; 윤활유 1,: 밀폐용기

3 ; 오일펌프 4 ; 하부스프링

7,122 ; 흡입밸브 8,161 ; 토출밸브

10 ; 실린더패들 11 ; 실린더

11a ; 오일공급공 11b ; 오일배출공

12 ; 측판 12a ; 측판공

13 ; 내측코아 14 ; 외측코아

15,160 ; 압축헤드 16,121 ; 피스톤패들

17,120 ; 피스톤 17a ; 내부공간

18,142; 코일 19,132 ; 영구자석

20,21,180 ; 공진스프링 23 ; 스프링가이드

24 ; 오일공급관 25 ; 오일배출관

30 ; 압축실 31 ; 오일포켓

50 ; 흡입관 100 ; 압축유니트

101 ; 흡입구 102 ; 토출구

110 ; 실린더블럭 111 ; 압축부실린더

112 ; 흡입부실린더 113 ; 이격부재

130 ; 구동자 131 ; 내측코아

140 ; 고정자 141 ; 외측코아

143 ; 체결공 150 ; 고정부재

151,196 ; 하부결합공 152 ; 코아결합공

162 ; 토출밸브스프링 163 ; 내부토출관

165 ; 압축실 170 ; 오일펌프

171 ; 박판밸브 172 ; 오일피스톤

173 ; 배관 174 ; 노즐

190 ; 결합블럭 191 ; 제1 측판

192 ; 제2 측판 193 ; 체결바

194 ; 제1 지지부 195 ; 제2 지지부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 외관을 형성하고 냉매가스의 유동을 위한 흡입구와 토출구가 구비되는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기 내부 공간에 설치되고 이격부재에 의해 일정간격 이격 결합된 압축부실린더와 흡입부실린더로 구성되는 실린더블럭과, 상기 실린더블럭의 내부 공간에 왕복운동할 수 있도록 삽입되고 피스톤패들이 대략 중앙부에 2개 이상 구비되고 일측에는 흡입밸브가 구성되며 다른 일측에는 가스흡입구를 형성하고 내부에는 냉매통로를 위한 공간을 갖는 피스톤과, 상기 피스톤의 피스톤패들 일측에 결합되고 자기투과율이 우수한 다수의 박판소재로 적층성형된 내측코아에 2개 이상의 영구자석을 상기 내측코아의 외면에 설치하여 구성되어 자기작용에 의해 왕복운동을 하는 구동자와, 상기 구동자의 영구자석과 일정간격으로 이격되어 대향되게 설치되고 자기투자율이 우수한 다수의 박판소재로 적층성형된 외측코아에 코일을 상기 외측코아의 중앙부에 감아 구성되어 상기 구동자를 자기작용에 의해 왕복운동할 수 있도록 하는 고정자와, 상기 고정자와 상기 실린더블럭을 결합 고정시키고 하부에는 상기 밀폐용기의 바닥에 체결하는 하부결합공이 구비된 고정부재 또는 결합블럭과, 상기 실린더블럭의 압축부실린더의 일측면에 결합되고 내부공간을 갖으며 상기 내부공간에는 토출밸브와 토출밸브스프링이 구비되며 토출실을 형성하는 압축헤드와, 상기 실린더블럭에 상기 피스톤을 삽입한 후 상기 압축부실린더와 상기 피스톤패들 사이와 상기 흡입부실린더와 피스톤패들 사이에 구성되어 탄성력을 제공하는 공진스프링과, 상기 고정부재 또는 결합블럭의 바닥에 설치되는 오일펌프와 노즐을 구비한 오일냉각기구로 구성된다.

상기 실린더블럭의 이격부재는 상기 압축부실린더와 분리구성 되거나 일체로 구성된다.

상기 구동자의 영구자석을 상기 내측코아의 외면에 설치함에 있어서 상기 외면의 일측과 다른 일측에 자기극성이 서로 다르게 설치되어 구성된다.

상기 실린더블럭과 고정자를 결합시키는 결합블럭은 상기 실린더블럭이 삽입될 수 있도록 중심부에 삽입공을 갖으며 삽입후 상기 실린러블럭과 결합되는 제1측판과 제2측판을 다수의 체결바에 의해 일정간격 이격 결합되어 구성된다.

상기 실린더블럭과 고정자를 결합시키는 결합블럭의 제1측판은 상기 압축부실린더와 상기 제2측판은 상기 흡입부실린더와 일체로 구성된다.

상기 압축헤드의 일측면을 관통하여 내부토출관이 구비되고 상기 내부토출관은 상기 실린더블럭의 진동을 흡수할 수 있도록 상기 밀폐용기 내부에 1회 이상 스프링 형태로 휘감은 후 상기 밀폐용기에 구비된 토출구에 연결된다.

이와같은 구성을 갖는 본 고안에 의한 리니어압축기에 의하면, 실린더 벽체를 통한 피스톤으로의 열유입을 적게 할 뿐만 아니라 피스톤의 냉각을 용이하게 하여 흡입냉매의 과열을 방지하고, 종래기술에서의 오일포켓과 오일공급공과 오일배출공의 가공을 제거하여 제조단가를 절감하고, 내측코아와 외측코아의 적층소재의 가공과 적층을 용이하게 하며, 높이가 작은 슬림형 리니어압축기의 제공을 가능하게 한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 리니어압축기의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

제1 실시예로서 도 2 에 도시한 바에 의하면, 밀폐용기(1)는 외관을 형성하고, 일측에 냉매가스 입출입을 위한 흡입구(101)과 토출구(102)가 구비된다. 상기 밀폐용기(1) 내부에는 아래에서 설명될 실린더블럭(110)과 피스톤(120)과 구동자(130)와 고정자(140)와 이외의 다수부속물이 설치되어 본 고안의 리니어압축기를 완성한다.

실린더블럭(110)의 구성에 관해 설명하면, 실린더블럭(110)은 도 2와 도 3a에 도시된 바와같이 압축부실린더(111)와 흡입부실린더(112)와 이격부재(113)로 구성된다. 상기 압축부실린더(111)와 흡입부실린더(112)의 외형은 직육면체 형상으로 내부에는 아래에 설명될 피스톤(120)이 삽입되어 왕복운동할 수 있도록 내부 공간이 구비되고, 상기 이격부재(113)는 사각봉재 형상으로 4개가 상기 압축부실린더(111)와 흡입부실린더(112)의 일측면 모서리에서 상기 흡입부실린더(112)에 형성된 체결공(114)을 통해 나사등으로 체결재(115)로 결합되어 상기 실린더블럭(110)을 형성한다. 상기 이격부재의 다른 실시예로 도 3b와 같이 압축부실린더(111)의 모서리부에서 돌출되어 일체형으로 구성될 수도 있다.

피스톤(120)에 관해 설명하면, 도 2에 도시된 바와같이 피스톤(120)은 내부 냉매통로를 갖는 원통형상으로, 대략 중앙부에서 양측으로 상기 피스톤(120)의 중심축과 직각으로 피스톤패들(121)이 형성되고, 일단에는 흡입밸브(122)가 구비되어 상기 실린더블럭(110)에 왕복운동할 수 있도록 삽입된다. 상기 피스톤(120)의 흡입밸브(122)가 구비되는 반대측 일단은 냉매흡입관 방향으로 일부 노출되도록 하고상기 노출된 피스톤(120)은 흡입구(101)와 일정간격 이격되고 대향되도록 배치된다. 그리고, 상기 피스톤(120)의 흡입밸브(122) 우측공간(도 2에서 보아)은 냉매가스를 흡입하여 압축하는 압축실(165)이 형성된다.

상기 피스톤(120)과 실린더블럭(110)의 조립에 관해 설명하면, 먼저 상기 피스톤(120)을 압축부실린더(111)에 삽입한 후 흡입부실린더에 삽입하고 상기 실린더블럭(110)의 체결공(114)과 체결재(115)로서 조립된다. 도 4는 아래에서 설명될 구동자(130)가 구비된 피스톤(120)이 실린더블럭(110)에 조립된 것을 나타내는 사시도이다.

구동자(130)에 관해 설명하면, 도 2와 도 4에 도시된 바와같이 구동자(130)는 상기 피스톤(120)의 피스톤패들(121)에 연결되며 자기투과율이 우수한 박판소재를 적층성형하여 형성된 내측코아(131)와 상기 내측코아(131)의 외면에 부착된 영구자석(132)으로 구성된다. 상기 영구자석(132)은 상기 내측코아(131)의 외면 좌우측(도면에서 보아)에 쌍을 이뤄 배치된다. 상기 배치에서 좌우측의 영구자석(132)의 자기극성은 서로 반대되게 한다. 상기 내측코아(131)의 외면에 부착되는 영구자석(132)의 개수와 배열은 도 4에 국한되는 것은 아니고 도 5a와 도 5b의 단면도에 도시한 바와같이 다수의 배열이 가능하다.

고정자(140)에 관해 설명하면, 도 2에 도시된 바와같이 고정자(140)는 상기 구동자(130)와 쌍을 이뤄 구비되며, 구동자(130)의 영구자석(131)과 일정간격 이격되고 대향되어 구성되는 자기투과율이 우수한 박판소재를 적층 성형한 외측코아(141)와 상기 외측코아(141)에 자기력이 발생하도록 코일(142)이 감겨 구성된다. 상기 외측코아(141)에서 상기 코일(142)이 감기지 않고 상기 구동자(130)와 대향된 도 2에서 보아 좌우면에는 전원이 인가되면 자기력이 발생되게 된다. 이러한 자기력은 상기 구동자(130)의 영구자석(132)과 상호 자기작용에 의해 상기 구동자(130)를 왕복운동하게 된다. 상기 고정자(140)는 아래에 설명될 고정부재(150)에 의해 상기 실린더블럭(110)과 결합된다.

고정부재(150)에 관해 설명하면, 고정부재(150)는 도 6에 도시된 바와 같이 실린더블럭(110)과 고정자(140)를 결합시키고(미도시) 밀폐용기(1)의 하부에 고정되는 것으로 실린더블럭(110)의 하면에 결합되는 대략 H형의 형상으로 구성되고, 상기 고정부재(150)의 양측에는 밀폐용기(1)의 하부와 결합되기 위한 하부결합공(151)이 형성되어 있고, 고정자(140)의 외측코아(141)와 결합되기 위한 코아결합공(152)이 형성되어 있다. 상기 고정부재(150)는 도 6에 국한되지 않으며 상기 실린더블럭(110)과 고정자(140)을 결합시키고 밀폐용기(1)의 하부에 고정시키기 위하여 간단하게 다수의 개작이 가능하다.

압축헤드(160)에 관해 설명하면, 도 2에 도시된 바와같이 압축헤드(160)는 상기 압축부실린더(111)의 일측면에 체결되어 내부에 공간을 형성한다. 상기 압축헤드(160)의 내부에는 토출밸브(161)와 토출밸브스프링(162)이 설치되고, 일측에는 관통하여 내부토출관(163)과 연결된다. 상기 내부토출관(163)은 상기 피스톤(120)의 왕복운동시 발생되는 상기 압축헤드(160)의 충격과 진동을 흡수할 수 있도록 나선형으로 휘감은 후 상기 밀폐용기(1)의 측면에 구비된 토출구(102)에 연결된다. 상기 압축헤드(140)가 형성하는 내부공간은 토출실(166)로서 상기 토출밸브(161)를빠져나온 고압냉매의 속도에너지를 압력에너지로 변환하는 역할을 한다.

오일펌프(170)에 관해 설명하면, 도 7의 측면도에 도시된 바와같이 오일펌프(170)는 상기 고정부재(150)의 바닥면에 장착된다. 상기 오일펌프(170) 내부는 일측에 박판밸브(171)를 구비하고 다른 일측은 스프링 등으로 탄성지지된 오일피스톤(172)으로 구성되고, 외부에는 펌핑된 윤활유를 송출하는 배관(173)과 상기 배관 말단에는 노즐(174)이 구비되어 오일냉각기구를 형성한다. 상기 노즐(174)은 피스톤(120)을 향해 윤활유를 분사할 수 있도록 배치된다. 상기 오일펌프(150)의 작동은 실린더블럭의 진동에 의해 상기 오일피스톤을 왕복운동시키고, 상기 왕복운동에 따른 오일펌프(170) 내부의 압력차에 의해 상기 박판밸브(171)가 일방향으로 개폐되어 윤활유를 흡입하고 펌핑하는 것이다. 상기 펌핑된 윤활유는 배관(173)을 통해 노즐(174)에서 분사된다.

공진스프링(180)에 관해 설명하면, 공진스프링(180)은 도 2에 도시된 바와같이 실린더블럭(110)의 내부공간에 압축부실린더(111)와 피스톤패들(121) 사이와 흡입부실린더(112)와 피스톤패들(121) 사이에 설치된다. 상기 공진스프링(180)은 구동자(130)와 고정자(140)의 상호자기작용(척력)에 의해 도 2에서 보아 좌측방향으로 이동할 때의 운동에너지를 스프링의 탄성에너지로 변환 보관한 후 상기 구동자(130)와 고정자(140)의 상호자기작용(인력)에 의해 우측방향으로 이동할 때 운동에너지로 환원시켜 피스톤(120)의 왕복운동을 보다 원할히 한다.

지금까지의 본 고안의 리니어압축기의 제1 실시예에서 주요 구성요소의 상호 배치관계를 설명하기 위하여, 도 8에 주요구성 요소인 실린더블럭(110)과피스톤(120)과 구동자(130)과 고정자(140)의 배치 관계를 단면도로서 도시하였다. 도시된 바와 같이 모두 수평으로 배치되고 대칭 구성된다. 보다 상세히 살펴보면, 실린더블럭(110)의 중앙에 피스톤(120)이 삽입되고, 상기 피스톤(120)의 양측 피스톤패들(121) 단부에는 구동자(130)가 결합되어 있고, 상기 구동자(130)과 일정간격 이격되고 대향되어 고정자(140)가 배치된다.

상기와 같은 구성과 배치에서 알 수 있듯이, 본 고안의 제1 실시예의 리니어압축기는 압축기의 높이를 낮게 할 수 있어 슬림형 리니어압축기의 제작이 가능하게 한다.

계속해서 도 8에 의하면 상기 구동자(130)와 고정자(140)에 구비된 내측코아(131)와 외측코아(141)는 자기통로를 형성하기 위한 것으로 자기투과율이 우수한 박판소재로 다수 적층 성형된다. 적층방향은 도 8에 도시된 바와같이 수직방향이다. 그러므로, 종래기술에 의한 원주방향 적층에 따른 박판소재의 쐐기형 가공이 불필요하게 되며 가공이 단순화되어 제작단가를 낮추게 된다. 상기 박판소재는 자기투자율이 우수한 재질로서 규소강판이 바람직하다.

본 고안에 의한 리니어압축기의 구동자(130)와 고정자(140)에 형성되는 자기력에 관해 도 2와 도 8을 참고하여 설명하면, 주기적으로 전기 극성이 변하는 전원이 고정자(140)의 코일(142)에 인가되면 상기 고정자(140)의 외측코아(141)에는 자력선이 발생된다. 상기 외측코아(141)에 발생된 자력선은 구동자(130)의 영구자석(132)과 내측코아(131)를 연이어서 자기통로를 구성하게 된다. 이때에 상기 외측코아(141)에 발생된 자기극성과 상기 영구자석(132)의 자기극성이 같으면상호 척력의 자기력이 발생되고, 동일하면 상호 인력의 자기력이 발생된다. 이러한 척력과 인력의 자기력은 상기 외부에서 인가된 전원의 전기 극성 변화 주파수와 동일하게 형성된다.

상기의 자기상호작용에 의한 본 고안의 리니어압축기의 작동에 관해 도 2를 참고하여 설명하면, 상기 고정자(130)와 구동자(140)에 형성된 상호자기작용(척력)에 의해 상기 구동자(140)가 도 2에서 보아 좌측으로 이동하면, 상기 구동자(140)에 결합된 피스톤(120)도 함께 좌측으로 이동한다. 이때 상기 피스톤(120) 내부의 냉매가스의 압력에 의해 흡입밸브(122)는 우측으로 이동하여 열리게 되고 이 열린 틈새로 냉매가스가 압축실(165)로 흡입된다. 상기 피스톤(120)이 좌측으로 완전히 이동한 후, 외부 전원의 극성이 바뀌면 상기 고정자(130)와 구동자(140)에 형성된 상호자기작용(인력)에 의해 상기 구동자(140)는 우측으로 이동하고 더불어 결합된 피스톤(120)도 우측으로 이동한다. 이때 상기 피스톤(120)의 흡입밸브(122)는 압축실(165)의 냉매가스의 압력에 의해 닫히게 되고, 압축실(165)에 흡입 격리된 냉매가스는 압축되게 된다. 상기 압축실(165)에서 일정 압력이상 압축된 고압 냉매가스는 압축헤드(160) 내에 설치된 토출밸브(161)를 지지하는 토출밸브스프링(162)의 탄성력을 이기고 토출밸브(161)를 열리게 한다. 이때 상기 토출밸브(161)의 열린 틈새로 고압 냉매가스는 압축헤드(160)의 토출실(166)으로 압입된다. 이렇게 압입된 고압의 냉매가스는 내부토출관(163)을 따라 토출구(102)로 이송되어 외부로 토출되게 된다.

제2 실시예로서 도 9의 단면도에 도시된 바와 같이 리니어모터의 기능을 하는 구동자(130)와 고정자(140)을 사면에 배치할 수도 있다. 이러한 실시예는 본 고안의 리니어압축기의 압축용량을 크게 할 목적으로 구성되게 된다. 상기 구동자(130)와 고정자(140)의 세부구성은 제1 실시예의 구성과 동일하다.

또한, 실린더블럭(110)도 제1 실시예와 동일하게 구성되어 있으며, 도 9에 도시된 바와같이 구동자(130)과 고정자(140)와 피스톤패들(121)의 개수가 4개로 된 것과 45도로 기울여 진 것을 제외하고는 동일하게 구성 배치된다.

상기의 구성 및 배치에서 상기 고정자(130)를 상기 실린더블럭(110)에 고정시키는 상기 제1 실시예에서 고정부재(150)의 역활을 대신하는 결합블럭(190)의 바람직한 실시예를 도 10에 도시한다.

결합블럭(190)은 도시된 바와같이 제1측판(191)과 제2측판(192)이 일정간격 이격되어 체결되게 하는 4개의 체결바(193)가 구성되고 하부에는 밀폐용기(1)의 하부에 고정 지지될 수 있도록 제1 지지부(194)와 제2 지지부(195)가 구비되며 상기 지지부에는 체결공(196)이 다수 형성되어 있다.

상기 제1 측판(191)과 제2측판(192) 각각의 중앙에는 사각형의 삽입공(197)이 형성되며 여기에 도 3a 또는 도 3b의 실린더블럭(110)이 삽입된 후 결합된다. 결합방법은 접촉부위를 용접하거나 체결공과 체결재(미도시)를 구비하여 달성된다.

상기와 같이 구성된 결합블럭(190)의 제1측판(191)과 제2측판(192) 사이에는 고정자(140)가 삽입 결합되는 것으로, 이를 위하여는 아래에서 설명될 코아가이드(198)에 의해 고정자(140)의 외측코아(141)를 먼저 결합한 후 제1측판(191)과 제2측판(192)과 결합된다.

코아가이드(198)는 도 11에 도시된 바와같이 상기 결합블럭(190)과 고정자(140)의 결합을 위해서 상기 고정자(140)의 외측코아(141)에 결합되는 것으로, 도 11에 도시된 바와같이 대략 ㄷ자 형상을 나타내며 상기 외측코아(141)와의 결합을 위한 결합공(199)과 상기 결합블럭(191)의 제1 측판 또는 제2 측판(192)과의 결합을 위한 결합공(200)이 형성되어 있다. 상기 고정자(140)와의 결합은 상기 고정자(140)의 외측코아(141) 양측 중앙부에 형성된 결합공(143)과 상기 코아가이드(198)에 형성된 결합공(199)을 통해 볼트 등의 체결부재에 의해 결합되고, 같은 방법으로 상기 코아가이드(198)과 상기 결합블럭(190)과의 결합은 코아가이드(198)의 체결공(200)을 통해 결합된다.

상기의 코아가이드(198)를 이용하여 고정자(14)를 결합블럭(190)에 결합한 것을 단면도로서 도 12에 도시하였다. 결합방법은 실린더블럭(110)에 구동자(130)가 결합된 피스톤(120)을 삽입하고, 이를 결합블럭(190)의 삽입공(197)에 삽입 결합한 후, 코아가이드(198)을 장착한 고정자(140)을 상기 결합블럭(190)의 제1 측판(191)과 제2측판(192) 사이에 삽입 체결하고, 체결바(193)와 제1 지지부(194)와 제2 지지부(195)를 부착하여 완성된다.

이외에 구성은 제1 실시예와 동일하게 구비되어 본 고안에 의한 리니어압축기가 달성된다.

상기와 같은 제2 실시예에 의한 본 고안의 리니어압축기의 작동원리 또한 제1 실시예와 동일하다.

지금까지 설명한 제1 실시예와 제2 실시예의 본 고안의 리니어압축기에서 실린더블럭(110)의 외형을 도시하지는 않았지만 원통형으로 손쉽게 변형시킬 수 있다. 이것은 선반 등에 의한 선삭가공에 따른 정밀가공의 용이함과 제작공정의 단축에 기인한 것으로 상기 실린더블럭(110)의 원통형으로의 외형 변경에 따른 고정부재와 결합블럭의 삽입공 등도 이에 적합하도록 손쉽게 변형될 수 있다.

그러므로, 본 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상기 실시예의 변형과 개작은 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 손쉽게 가능하므로, 본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의된다.

이상과 같은 본 고안의 리니어압축기는 일정간격 이격시켜 압축부실린더와 흡입부실린더를 구성함으로서 실린더벽체를 통한 열유입을 최소화하였고, 피스톤의 중앙부를 노출시켜 윤활유 분사에 의한 외부냉각을 가능하게 하여 흡입 냉매가스를 과열방지하는 효과가 있다. 또한, 리니어모터를 형성하는 내측코아와 외측코아의 적층성형을 원주방향이 아니고 수직적층되도록 배치함으로 종래기술에서 쐐기모양의 박판소재 가공을 제거하여 제조단가를 저감하는 효과가 있다. 그리고, 본 고안의 리니어압축기의 구동자와 고정자를 수평으로 구성함으로서 압축기의 높이를 적게하여 천장장착형 에어컨에 적용될 수 있도록 슬림형의 압축기를 제공하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 외관을 형성하고 냉매가스의 유동을 위한 흡입구와 토출구가 구비되는 밀폐용기와;

   상기 밀폐용기 내부 공간에 설치되고 이격부재에 의해 일정간격 이격 결합된 압축부실린더와 흡입부실린더로 구성되는 실린더블럭과;

   상기 실린더블럭의 내부 공간에 왕복운동할 수 있도록 삽입되고 상기 실린더블럭의 이격부재에 의해 외부로 노출되는 외면에 피스톤패들이 대략 중앙부에 2개이상 구비되고 일측에는 흡입밸브가 구성되며 다른 일측에는 가스흡입구을 형성하고 내부에는 냉매통로를 위한 공간을 갖는 피스톤과;

   상기 피스톤의 피스톤패들 일측에 결합되고 자기투과율이 우수한 다수의 박판소재로 적층성형된 내측코아에 다수 영구자석을 상기 내측코아의 외면에 설치하여 구성되어 자기작용에 의해 왕복운동을 하는 구동자와;

   상기 구동자의 영구자석과 일정간격으로 이격되어 대향되게 설치되고 자기투자율이 우수한 다수의 박판소재로 적층성형된 외측코아에 코일을 상기 외측코아의 중앙부에 감아 구성되어 상기 구동자를 자기작용에 의해 왕복운동할 수 있도록 하는 고정자와;

   상기 고정자와 상기 실린더블럭을 결합 고정시키고 하부에는 상기 밀폐용기의 바닥에 체결하는 바닥체결공이 구비된 결합체와;

   상기 실린더블럭의 압축부실린더의 일측면에 결합되고 내부공간을 갖으며 상기 내부공간에는 토출밸브와 토출밸브스프링이 구비되는 압축헤드와;

   상기 실린더블럭에 상기 피스톤을 삽입한 후 상기 압축부실린더와 상기 피스톤패들 사이와 상기 흡입부실린더와 피스톤패들 사이에 구성되어 탄성력을 제공하는 공진스프링과;

   상기 결합체의 바닥에 설치되고 오일펌프와 노즐을 구비한 오일냉각기구로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더블럭의 이격부재가 상기 압축부실린더와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 구동자의 영구자석을 상기 내측코아의 외면에 설치함에 있어서 상기 내측코아의 외면의 일측과 다른 일측에 자기극성이 서로 다르게 쌍을 이뤄 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
4. 제1항에 있어서, 상기 피스톤의 피스톤패들이 2개이고 각각의 상기 피스톤패들에 상기 구동자가 구비되고 상기 고정자와 일정간격을 갖고 대향되어 상기 고정자를 배치함에 있어서 높이가 낮게 되로록 수평으로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
5. 제1항에 있어서, 상기 피스톤의 피스톤패들이 4개인 경우에 상기 결합체는상기 실린더블럭이 삽입될 수 있도록 중심부에 공동을 갖으며 삽입후 상기 실린러블럭과 결합되는 제1측판과 제2측판이 구성되고 다수의 체결바에 의해 일정간격 이격결합되고 상기 이격된 사이에는 상기 고정자가 삽입고정될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1측판은 상기 압축부실린더와 상기 제2측판은 상기 흡입부실린더와 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 리니어압축기.