KR20030046514A - 선형 압축기 - Google Patents

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KR20030046514A KR10-2003-7005378A KR20037005378A KR20030046514A KR 20030046514 A KR20030046514 A KR 20030046514A KR 20037005378 A KR20037005378 A KR 20037005378A KR 20030046514 A KR20030046514 A KR 20030046514A
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Abstract

선형 압축기는 실린더 보어(71)를 포함하는 실린더 부분(10)과, 보어(71) 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있는 피스톤(4)을 포함한다. 메인 스프링(15)은 실린더 부분(10)을 피스톤(4)에 직접 또는 간접적으로 연결한다. 커넥팅 로드(47)는 메인 스프링(15)과 피스톤(4) 사이를 연결한다. 고정자(5)는 커넥팅 로드(47)가 통과하는 에어 갭을 가지고 있다. 커넥팅 로드(47)를 따라서 적어도 하나의 전기자 폴(2)이 위치한다.

Description

선형 압축기{LINEAR COMPRESSOR}
종래, 압축기, 특히 냉장기 압축기는 로터리식 전기 모터에 의해서 구동된다. 그렇지만 이들 압축기의 대부분 효과적인 형태에서도 회전운동을 선형 왕복운동으로 전환하는 크랭크 시스템과 관련된 손실은 상당하다. 대안적으로 크랭크가 필요하지 않는 로터리 압축기는 사용할 수 있지만 이 로터리 압축기는 상당한 마찰손실로 야기 되는 높은 구심성 부하를 가지고 있다. 선형 모터에 의해서 구동되는 선형 압축기는 이들 손실을 가질수 없고, 측방향으로 유연한 연결로드가 저 베어링 부하를 허용하는 미국특허공보 제5,525,845호에 개시된 바와 같이, 공기 정역학적 가스 베어링의 사용을 허용하기에 충분히 낮은 베어링 부하로 설계될 수 있다.
정역학적 가스 베어링의 논문으로는 런던에 있는 The Machinery Publishing Company Limited에서 1970년에 발행하고 저자가 J W Powell이고 제목이 "정역학 베어링의 설계"가 있다. 하지만, 효과적인 가스 베어링의 통상의 제조공차 및 장치제조에 있어서는 곤란하다.
종래의 압축기는 사용시 냉매 가스의 저장소로서 작용하는 밀폐된 하우징에장착된다. 냉매 가스는 이 저장소로부터 압축기로 도입되고 하우징을 통하여 압축기로부터 유도되는 배출도관을 통하여 배출된다.
압축기의 작동은 모든 3개의 축선에서 압축기 유니트의 진동으로 되는 가동부의 왕복작동을 포함하고 있다. 이러한 진동의 외부 소음 영향을 감소하기 위하여 압축기는 밀폐된 하우징내의 격리 스프링에 장착된다.
선형 압축기에서는 피스톤이, 어느쪽부분이 고정되어 있는 부분상에서 결과로서 발생하는 반작용력에 의해서, 단지 하나의 축선에서 실린더에 대해 진동한다. 이러한 문제점에 제안된 하나의 해결안은 균형잡히고 대향된 구성으로 된 한쌍의 압축기를 동시에 작동시키는 것이다. 하지만, 가정용 냉장기와 같은 상품에 사용하는 데에는 이러한 배열은 너무 복잡하고 고가이다. 제안된 다른 해결안은 진동을 감소시키기 위하여 공명 평형추를 추가하는 것이다. 이러한 접근은 평형추가 네가티브 피드백 장치이고 근본적인 불균형력으로 제한되기 때문에 압축기의 작동을 제한한다. 또 다른 해결안은 메사츄세스에 있는 플리마우스사에서 1990년 발행한 국제 크라이쿨러 컨퍼런스의 회의록(Proceedings of the 6thInternational Cryocooler Conference)에서 발표자가 Gully 및 Hanes이고 제목이 "IR시스템용 소형 로터리 및 선형 극저온 쿨러의 진동특성"에 개시되어 있다. 이러한 해결안은 "고정자가 평형추로서 작용하도록" 하우징내에서 압축기의 독립적으로 지지하는 피스톤 및 실린더 부분을 포함하고 있다. 하지만, 이러한 설계를 가정용 냉동기에 구현함에 있어서 피스톤 매스가 낮을 때에는 문제가 발생한다. 이러한 압축기에있어서, 방출압력이 증가함에 따라, 압축된 가스의 힘이 스프링(가스 스프링)으로서 작용하고 이 스프링은 방출압력이 증가함에 따라 운전속도를 증가시킨다. "제 3" 모드(피스톤과 실린더가 서로 동일 위상으로 진동하고 그러나 압축쉘과는 다른 위상으로 진동한다)가 단지 소망의 "제 2" 모드(쉘은 진동하지 않고 피스톤과 실린더는 다른 위상이다)약간 위에 있기 때문에 이것은 문제이다. 따라서, 상기 쉘은 "가스 스프링"이 작동하기 시작함에 따라 과도하게 진동하기 시작하고 결과적으로 "제 2 모드" 진동수를 궁극적으로 "제 3 모드" 진동수로 상승시킨다.
압축기에 대한 많은 응용물이 소형으로 되는 것은 바람직하다. 이것은 스프링 및 그 공명시스템을 포함하는 모든 구성요소의 크기를 감소시킨다. 압축기의 크기를 감소시키면 압축기는 더 높은 진동수에서 운전된다. 더 높은 진동수에서 감소된 크기는 스프링 구성요소의 응력을 증가시키는 것과 결합된다. 다수의 선형 압축기의 메인 스프링은 압축된 스프링 강 판으로 제조된다. 프레스 작업에서의 에지절단은 스프링 강 판의 본래의 강도를 회복하기 위하여 주의깊은 폴리싱가공을 요구하고 우연한 응력집중을 통하여 종종 실패하게 된다.
압축기의 또 다른 문제점은 특히 압축기의 실린더 및 실린더 헤드의 근처에서 발열된다는 점이다. 이러한 발열은 가동 구성요소 사이의 마찰에 의해서 그리고 압축된 냉매로부터 전달되는 열에 의해서 발생된다. 발열은 마모의 증가, 운전조건 및 압축기가 운전되는 주기에 따라 변화되는 부품 사이의 공차의 상당한 문제점을 야기한다. 이러한 영향은 특히 정역학적 가스 베어링을 사용할 때에 긴 주기동안에 운전되고 밀접한 간극이 중요한 선형 압축기에서 특히 현저하다.
또 다른 발열은 압축후 압축공간내에 남아 있는 냉매로부터의 재 팽창전에 비가역 열손실을 발생시킨다. 선형 압축기에서는 압축된 냉매의 15%까지 추출되지 않고 크랭크 구동식 압축기에서는 압축된 냉매의 5%까지 추출되지 않는다. 종래의 압축기에서 무시할 수 있는 이러한 열의 소스는 선형 압축기에서는 중요한 소스이다.
압축기의 실린더 및 실린더 헤드를 냉각시키기 위한 하나의 접근은 응축기로부터 공급되는 액체 냉매를 후속의 냉동 시스템에 사용하는 것을 포함하고 있다. 예컨대 미국특허공보 제2510887호에서는 응축기로부터의 액체 냉매는 실린더를 둘러싸는 냉각 재킷으로부터 압축기 헤드를 둘러싸는 제 2 냉각 재킷으로 공급되고 그 다음에 벤투리로부터 실린더 헤드와 응축기 사이를 연결하는 방출라인으로 방출된다. 이것은 표준 크랭크 구동식 압축기에 관련이 있다. 표준 크랭크 구동식 압축기의 배경에 있어서 미국특허공보 제5694780호에는 응축기로부터의 액체 냉매가 펌프에 의해서 더 높은 압력으로 상승되는 회로가 개시되어 있다. 이러한 액체 냉매는 압축기 실린더를 둘러싸는 냉각 재킷내로 펌핑된다. 이 액체 냉매는 압축된 냉매가 압축기를 나감에 따라 냉각 재킷으로부터 압축된 냉매와 혼합되는 압축기의 실린더 헤드내의 방출 매니폴드로 강제순환된다. 이러한 배열은 액체 냉매를 실린더를 둘러싸는 냉각 재킷을 통하여 그 다음에 압축된 가스의 압력에 대한 방출 매니폴드내로 강제 순환시키는 추가의 펌프를 필요로 하는 단점을 가진다.
많은 선형 압축기는 상품으로 시판되고 있는 기존의 로터리형 왕복 압축기에 대한 대체로서 의도한 바와 같이 종래의 압축기 시트에서 제조된다. 이것을 달성하기 위하여 컴팩트한 크기의 압축기는 고정자, 전기자, 실린더 및 피스톤 모두가 동심적으로 위치되게 구성된다. 하지만, 종래의 압축기 치수는 냉동기의 기계적 구획부의 크기를 구속하고 압축기를 둘러싸고 있는 상기 구획부내에서 낭비되는 공간을 발생시킨다.
본 발명은 선형 압축기에 관한 것으로서, 특히 냉장기 외의 다른 용도에도 사용될 수 있는 선형 압축기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 선형 압축기를 위에서 본 부분 분해도;
도 2는 다른 방향에서 본 압축기 조립체의 모터 끝부의 분해도;
도 3은 한쪽 방향에서 본 압축기 조립체의 헤드 끝부의 분해도;
도 4는 또다른 방향에서 본 압축기 조립체의 헤드 끝부의 분해도.
본 발명의 목적은 상기한 단점을 극복하는 몇가지 방법을 취하는 콤팩트한 선형 압축기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 실시형태는,
실린더 보어를 포함하는 실린더 부분,
상기 보어 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있는 피스톤,
상기 실린더 부분을 상기 피스톤에 직접 또는 간접적으로 연결시키는 메인 스프링,
상기 메인 스프링과 상기 피스톤 사이를 연결하고 상기 메인 스프링을 상기 피스톤에 연결시키는 커넥팅 로드,
상기 커넥팅 로드가 통과하는 에어 갭을 가지고 있는 고정자, 그리고
상기 커넥팅 로드를 따라서 위치된 적어도 하나의 전기자 폴을 포함하고 있는 선형 압축기이다.
본 발명의 다른 실시형태는,
실린더 보어를 포함하는 실린더 부분,
상기 보어 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있는 피스톤,
상기 실린더 부분을 상기 피스톤에 직접 또는 간접적으로 연결시키는 메인 스프링, 그리고
상기 메인 스프링과 상기 피스톤 사이를 연결하고 상기 메인 스프링을 상기 피스톤에 연결시키는 커넥팅 로드를 포함하고 있고,
(a) 상기 피스톤과 피스톤 로드 사이의 연결부, 그리고
(b) 상기 피스톤 로드와 상기 메인 스프링 사이의 연결부 중의 적어도 하나가 유연한 연결부인 선형 압축기이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 상대 운동이 스프링 시스템에 의해 조절되는 함께 작동하는 피스톤 및 실린더와 상기 스프링 시스템의 공진 진동수에서 상기 피스톤 및 실린더의 상대 운동을 구동하도록 구성되어 있는 전자기적 선형 모터를 가진 공진 선형 압축기를 포함하고 있고, 작동 유체로서 이소부탄을 사용하는 냉동시스템이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 상대 운동이 스프링 시스템에 의해 조절되는 함께 작동하는 피스톤 및 실린더와 상기 스프링 시스템의 공진 진동수에서 상기 피스톤 및 실린더의 상대 운동을 구동하도록 구성되어 있는 전자기적 선형 모터,
상기 피스톤 상부의 압축 공간,
상기 실린더를 둘러싸는 챔버,
냉매가 냉동 회로의 응축기로부터 상기 챔버로 공급되게 하는, 냉각된 고압 냉매 입구,
상기 압축 공간으로부터의 압축 냉매 출구, 그리고
상기 압축 공간으로부터 상기 챔버로 향하는 압축 냉매 4 배출 통로를 포함하는 선형 압축기이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는,
실린더 보어를 포함하는 실린더 부분,
상기 보어 내에서 미끄럼이동가능하게 배치된 피스톤,
상기 실린더 헤드 끝부의 대향하는 끝부에서 상기 실린더 부분에 연결되어 있으며 에어 갭을 가지고 있는 고정자,
상기 피스톤과 상기 실린더 부분 사이를 직접 또는 간접적으로 연결하는 메인 스프링,
상기 메인 스프링과 상기 피스톤 사이를 연결하고 상기 메인 스프링을 상기 피스톤에 연결시키는 커넥팅 로드, 그리고
상기 고정자의 상기 에어 갭 내에서 작동하며 상기 상기 피스톤 로드와 연결된 전기자를 포함하고 있는 선형 압축기이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 선형 압축기의 실린더와 피스톤 부분 사이를 연결하는 메인 스프링으로 사용되는 스프링으로서,
제 1 평면의 제 1 직선부 및 상기 제 1 평면에 평행한 제 2 평면의 제 2 직선부를 가진 고 피로 강도 금속 와이어의 폐쇄 루프와, 대체로 일정한 곡률의 제 1 나선형부 및 제 2 나선형부를 포함하고 있고, 각각의 나선형부는 상기 제 1 직선부의 한 끝부와 상기 제 2 직선부의 한 끝부 사이를 연결하고, 상기 나선형부는 상기 제 1 나선형부로부터 상기 제 2 나선형부로 이동하는 곡률의 동일한 방향을 가지고있는 스프링이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 서로에 대하여 상대적으로 왕복운동하는 피스톤 부분과 실린더 부분 그리고 상기 피스톤 부분과 실린더 부분 사이를 연결하는 상기의 메인 스프링을 가지고 있는 선형 압축기이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는,
실린더 부분,
피스톤 부분,
상기 실린더 부분과 상기 피스톤 부분 사이를 연결하고 상기 피스톤 부분에 대한 상기 피스톤 부분의 왕복운동의 방향으로 작동하는 메인 스프링,
밀폐된 하우징,
상기 실린더 부분과 상기 피스톤 부분 사이의 작동을 위해 배치된 선형 전기 모터,
상기 실린더 부분과 상기 하우징 부분 사이를 연결하고 상기 왕복운동의 방향으로 작동하는 실린더 부분 스프링 수단을 포함하고 있고,
(a) 상기 실린더 부분 스프링 수단은 실린더 부분과 상기 실린더 부분으로부터 적어도 상기 하우징 부분까지 뻗어 있는 배출 도관을 포함하는 밀폐된 하우징 사이에 필요한 연결부의 복합적인 효과를 보충하고,
(b) 상기 실린더 부분 스프링 수단은 낮은 강성을 가지고 있으며, 상기 피스톤 부분은 상기 실린더 부분의 크기의 1/5보다 더 작고, 피스톤 부분 스프링 수단없이 상기 피스톤 부분과 상기 하우징 사이를 직접 연결하는 것을 특징으로 하는선형 압축기이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는,
실린더 보어를 포함하는 실린더 부분,
상기 보어 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있는 피스톤,
상기 실린더 부분을 상기 피스톤에 연결시키는 메인 스프링으로서, 상기 실린더부분과의 상기 메인 스프링 연결부는 상기 메인 스프링 상의 적어도 한 쌍의 장착 레그를 포함하는, 상기 메인 스프링,
상기 메인 스프링의 각각의 상기 러그에 대한 상기 실린더 부분 상의 맞닿음 표면으로서, 상기 메인 스프링의 각각의 상기 러그는 각각의 상기 맞닿음 표면과 맞닿고, 각각의 상기 러그의 실질적인 운동이 한 방향으로부터 멀어지는 것을 저지하도록 형태화된 상기 맞닿음 표면, 그리고
상기 한 방향으로부터 각각의 상기 러그에 대하여 지탱하고 있고, 상기의 한 방향으로 상기 메인 스프링에 작용된 임의의 예상 동역학적 힘을 적어도 초과하는 상기 러그에 대한 전체 예압을 가지고 있는 스프링 유지 수단을 포함하고 있는 선형 압축기이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는, 선형 압축기를 제작하는 방법으로서, 선형 압축기의 스프링에 선형 압축기의 피스톤을 연결하기 위해서,
(a) 피스톤을 압축기의 실린더의 보어 내에 소정의 축선방향의 위치에 위치시키는 단계;
(b) 스프링의 소정의 변위에 기초한 위치 또는 스프링이 소정의 반동력을 작용하는 위치에 실린더 부분과 이미 연결된 스프링의 연결 위치에 피스톤을 위치시키는 단계; 그리고
(c) 상기 피스톤과 상기 스프링의 상기 피스톤 연결 지점을 (a) 및 (b)단계를 통하여 얻은 간격에 따라 고정된 강성의 축방향의 간격으로 연결시키는 단계를 포함하고 있으며, 상기 각 단계는 임의의 순서대로 수행될 수 있는 선형 압축기를 제작하는 방법이다.
첨부된 청구항에 한정된 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 구성상의 다양한 변화와 광범위하게 다양한 실시예 및 응용형태가 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 전문가에 의해 제안될 수 있다. 본 명세서의 개시내용은 단지 예시적인 것으로서 본 발명의 기술사상을 한정하는 것을 의미하지는 않는다.
전체적인 구성
도면에 도시된 본 발명의 실제적인 실시예는 공진식으로 왕복운동하는 압축기를 구동시키고 밀폐형 케이싱내에서 함께 작동하는 영구자석 선형 모터를 포함하고 있다. 압축기는 실린더 보어(71)내에서 왕복운동하고, 실린더의 헤드 끝부의 압축공간에 교대로 유입되고 토출되는 작동유체에 대해 작동하는 피스톤(3, 4)을 포함하고 있다. 실린더에 연결된 실린더 헤드(27)는 실린더 보어(71)의 개방끝부를 에워싸서 압축공간을 형성하고, 입구 및 출구 밸브(118, 119)와 그것들에 연결된 매니폴드를 포함하고 있다. 압축된 작동가스는 출구 밸브(119)를 통해 압축공간을 빠져나가 배출 매니폴드내로 유입된다. 배출 매니폴드는 압축된 작동유체를 실린더(71)를 둘러싸고 있는 냉각 재킷(29)내로 안내한다. 배출 튜브(18)는 냉각 재킷(29)으로부터 시작하여 밀폐형 케이싱을 관통하고 있다.
실린더(71)와 재킷(29)은 단일 본체(33)(예컨대, 캐스팅)로서 일체식으로 형성되어 있다. 재킷(29)은 실린더(71)의 왕복운동 축선과 실질적으로 정렬되고 실린더(71)를 에워싸는 하나 이상의 끝부개방 챔버(32)를 포함하고 있다. 끝부개방 챔버(32)는 (실린더 헤드 조립체(27)에 의해) 재킷 공간을 형성하도록 실질적으로 에워싸여져 있다.
선형 모터는 실린더 캐스팅(33)에 견고하게 연결된 한 쌍의 대향하는 고정자 부분(5, 6)을 포함하고 있다.
실린더(71)내에서 왕복운동하는 피스톤(3, 4)은 스프링 시스템을 통해 실린더 조립체(27)에 연결되어 있다. 그것은 그것의 고유 공진 주파수나 그것에 근접한 주파수로 작동한다. 스프링 시스템의 프라이머리 스프링 요소는 메인 스프링(15)이다. 피스톤(3, 4)은 피스톤 로드(47)를 통해 메인 스프링(15)에 연결되어 있다. 메인 스프링(15)은 실린더 캐스팅(33)으로부터 뻗어있는 한 쌍의 레그(51)에 연결되어 있다. 한 쌍의 레그(41), 고정자 부분(5, 6), 실린더 몰딩(33) 및 실린더 헤드 조립체(27)는 함께 스프링에 대한 설명 중에 실린더 부분(1)으로서 언급될 것을 구성한다.
피스톤 로드(47)는 피스톤(3, 4)을 메인 스프링(15)에 연결시킨다. 피스톤 로드(47)는 바람직하게는 강성 피스톤 로드이다. 피스톤 로드는 그것을 따라 간격지워진 복수의 영구자석(2)을 가지고 있고, 선형 모터의 전기자를 형성한다.
피스톤(3, 4)과 실린더(71) 사이의 낮은 마찰 부하를 위해, 특히 임의의 횡방향 부하를 감소시키기 위해, 피스톤 로드(47)는 메인 스프링(15) 및 피스톤(3, 4) 양자와 탄성적이고 가요성 있게 연결되어 있다. 특히 탄성 연결부가 메인 스프링상의 오버 몰드식 버튼(49)과 피스톤 로드(47) 사이의 퓨즈 부착 플라스틱 연결부의 형태로 피스톤 로드(47)의 메인 스프링 끝부(48) 사이에 제공된다. 피스톤 로드(47)는 그것의 다른 끝부에 피스톤을 형성하도록 피스톤 슬리브(4)내에 끼워맞춤되는 한 쌍의 이격된 원형 플랜지(3, 36)를 포함하고 있다. 이 플랜지(3, 36)는 피스톤 로드(47)의 한 쌍의 힌지 영역(35, 37)과 일렬로 개재되어 있다. 한 쌍의 힌지 영역(35, 37)은 서로에 대해 직각으로 굽혀져 이루어진 주축선을 가지도록 형성되어 있다.
메인 스프링 끝부(48)에서 피스톤 로드(47)는 그것의 연결부에 의해 메인 스프링(15)에 효과적으로 반경방향으로 지지된다. 메인 스프링(15)은 왕복운동을 제공하지만 임의의 횡방향 운동 또는 실린더내에서의 피스톤의 왕복운동방향을 가로지르는 운동을 실질적으로 방지하도록 형성되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는, 횡방향 강성은 축선방향 강성의 대략 3배이다.
실린더 부분을 구성하는 조립체는 밀폐형 케이싱내에 단단하게 장착되지는 않는다. 그것은 케이싱에 대한 지지 연결부: 배출 튜브(18), 액체 냉매 주입 라인(34) 및 후방 지지 스프링(39)으로부터 이격되어 피스톤의 왕복방향으로 이동하는 것이 자유롭다. 배출 튜브(18), 액체 냉매 주입 라인(34) 및 후방 지지 스프링(39) 각각은 실린더내에서의 피스톤의 왕복운동방향에 있어 공지의 특성의 스프링이 되도록 형성된다. 예컨대 튜브(18, 34)는 밀폐형 케이싱(30)을 관통하는 끝부들에 인접하는 스파이럴 또는 헬리컬 스프링으로 형성될 수 있다.
전체 왕복운동은 피스톤(3, 4)과 실린더 부분의 운동의 합이다.
가스 베어링
피스톤(3, 4)은 공기정력학적 가스 베어링에 의해 실린더내에 반경방향으로 지지된다. 압축기의 실린더 부분은 관통하는 보어(71)를 가진 실린더 캐스팅(33)과 보어(71)내의 실린더 라이너(10)를 포함하고 있다. 실린더 라이너(10)는 피스톤 마모를 감소시키기 위한 적합한 재료로로부터 만들어질 수 있다. 예컨대 그것은 (피스톤 로드와 슬리브에 대해서도 선호되는) 15% PTFE를 가진 카본 섬유 강화 나일론과 같은 섬유 강화 플라스틱 복합재로부터 만들어지거나 그것의 편상 흑연의 자체 윤활작용을 가진 주철로 될 수 있다. 실린더 라이너(10)는 그것의 외부 원통형 표면(70)으로부터 그것의 내부 보어(71)까지 뻗어있는 개구부(31)를 가지고 있다. 피스톤(3, 4)은 내부 보어(71)내에서 이동하고, 이들 개구부(31)는 가스 베어링을 형성한다. 압축가스의 공급은 일련의 가스 베어링 통로에 의해 개구부(31)로 공급된다. 가스 베어링 통로는 그것들의 다른 끝부에서 가스 베어링 공급 매니폴드로 개방되고, 가스 베어링 공급 매니폴드는 라이너(10)와 실린더 보어(71) 사이의 그것의 헤드 끝부에서 실린더 라이너(10) 둘레의 환형 챔버로서 형성되어 있다. 가스 베어링 공급 매니폴드는 다음으로 작은 공급 통로(73)에 의해 압축기 헤드의 압축가스 매니폴드에 의해 공급된다. 공급 통로(73)의 작은 치수는 베어링 공급 매니폴드내의 압력을 제어하여, 가스 베어링의 가스 소모를 제한한다.
가스 베어링 통로는 실린더 라이너(10)의 외벽(70)내의 홈(80)으로서 형성되어 있다. 이들 홈(80)은 다른 실린더 보어(71)의 벽과 결합하여 개구부(31)로 이어지는 봉입형 통로를 형성한다. 홈이 실린더 보어(71)의 내벽에 선택적으로 제공될 수도 있지만, 홈은 실린더 캐스팅(33)보다는 라이너(10)에 내부 표면보다는 외부 표면상에 형성되는 것이 더 용이하다는 것을 알 수 있을 것이다. 통로를 드릴링하거나 보링해야 하는 것보다는 하나의 부분 또는 다른 부분의 표면내로 홈을 기계가공할 수 있다는 것은 중요한 제작상의 개선점이다.
가스 베어링 통로내에서의 압력강하는 피스톤(3, 4)과 실린더 라이너(10)의 보어(71) 사이의 배출 유동에서의 압력강하와 비슷하게 될 것이 요구된다는 것을 발견하였다. 피스톤(3, 4)과 실린더 라이너 보어(71) 사이의 갭은 (효과적인 컴팩트한 압축기를 위해) 단지 10 내지 15 마이크론이기 때문에, 통로의 단면 치수 또한 매우 작게 (대략 40 마이크론의 깊이 × 150 마이크론 폭)될 것이 요구된다. 이런 작은 치수는 제작을 어렵게 만든다.
하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 이런 구성은 통로의 길이를 증가시켜 단면적 또한 예컨대 70 마이크론 × 200 마이크론으로 증가될 수 있게 함으로써 용이하게 이루어진다. 이는 라이너 부분(10)의 표면에 임의의 적당한 형상의 홈(80)을 형성할 수 있다는 장점을 가진다. 홈(80)은 임의의 경로를 가지고서 형성될 수 있고, 만약 굴곡된 경로가 선택되면, 홈(80)의 길이는 가스 베어링 공급 매니폴드와 각각의 가스 베어링 형성 개구부(31)로부터의 직선형 경로보다도 현저히 길어질 수 있다. 이 바람직한 실시예는 나선형 경로를 추종하는 가스 베어링 홈(80)을 가지고 있다. 각각의 경로의 길이는 (기계가공이나 정밀주조와 같은 다른 성형법에 의한) 용이한 제작을 위해 선택될 수 있는 통로의 바람직한 단면적에 맞추어 선정된다.
실린더 부분
고정자의 각 부분(5, 6)은 권선부를 지지한다. 고정자의 각 부분(5, 6)은 중앙 폴 둘레로 지지되는 권선부를 가진 "E"자형 적층 스택을 구비하여 형성된다. 권선부는 플라스틱 보빈에 의해 적층 스택으로부터 절연되어 있다. 각 고정자의 이 특정 형태가 본 발명을 형성하는 것은 아니며, 많은 가능한 구조가 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
이미 언급한 바와 같이 실린더 부분(1)은 모두가 서로 강성 연결되는 냉각 재킷(29)을 구비한 실린더(71), 실린더 헤드(27) 및 선형 모터 고정자 부분(5, 6)을 편입하고 있다. 또한 실린더 부분(1)은 메인 스프링(15), 배출 튜브(18) 및 액체 주입 튜브(34)를 위한 장착점을 편입하고 있다. 그것은 또한 메인 스프링(15)에의 실린더 부분 연결을 위한 장착부를 가지고 있다.
실린더와 재킷 캐스팅(33)은 실린더 헤드로부터 떨어진, 그것의 끝부로부터 뻗어있는 상부 및 하부 장착 레그(41)를 가지고 있다. 바람직한 형태가 이후에 설명될 스프링(15)은 실린더 캐스팅(33)과의 연결을 위해 한 끝부에 강성 장착 바(43)를 포함하고 있다. 한 쌍의 횡방향으로 뻗어있는 러그(42)가 실린더 캐스팅(33)을 향한 방향으로 장착 바(43)로부터 연장되어 장착 바(43)로부터 이격되어 있다. 러그(42)는 스프링 끝부의 장착 바(43) 내로의 진입부에 바로 인접한 스프링의 부분(67, 68)과 축선방향으로 일치되도록 배치되어 있다. 실린더 캐스팅(33)의 상부 및 하부 장착 레그(41) 각각은 러그(42) 중 하나를 위한 장착 슬롯을 포함하고 있다. 장착 슬롯은 레그(41)의 자유단(77)으로부터 실린더 재킷(29)을 향해 뻗어있는 장착 레그(41)의 내면(76)상의 리베이트(75)의 형태를 가지고 있다. 적어도 하나의 테이퍼진 돌출부(78)가 각각의 리베이트(75)의 내향면(82)상에 형성되어 있다. 각각의 그와같은 돌출부(78)는 실린더 캐스팅(33)과 대면하는 수직면(79)을 가지고 있어, 돌출부(78)는 조립시에 스냅 끼워맞춤 연결을 위한 바브를 형성한다. 특히 리베이트의 대향면(82) 사이의 공간에 대략 맞추어지는 러그(42)의 횡방향 공간은 러그(42)가 단지 러그(42), 장착 레그(41) 또는 양자 모두의 변형을 통해서만 바브(78)를 통과할 수 있도록 되어 있다. 돌출부 또는 바브(78)를 일단 통과하면, 러그(42)는 바브(78)의 수직면(79)과 리베이트(75)의 끝부면을 형성하는 수직면(83) 사이에 붙잡힌다. 부가적인 리베이트 또는 함몰부(84)가 장착 레그(41) 각각의 외면(85)상에 형성된다. 이 리베이트(84)는외면(85)을 따라 축선방향으로 뻗어, 리베이트(84) 각각이 그것의 장착 레그(41)의 내부면(76)상의 각각의 리베이트(75)와 적어도 맞추어지도록 각각의 장착 레그(41)의 자유단(77)으로부터 일정 거리만큼 이격되어 있다. 리베이트(75, 84)는 그것들이 적어도 축선방향 개구부(86)와 맞추어지거나 중첩되는 장소가 그것들 사이에 제공되는 충분한 깊이로 되어 있다.
바람직하게 스탬핑가공 및 접힘가공된 비자성 판금으로부터 형성된 클램핑 스프링(87)은 그것을 관통하는 중앙 개구부(88)를 가지고 있어, 그것은 한 쌍의 장착 레그(41) 위로 끼워맞춤될 수 있다. 클램핑 스프링(87)은 각각의 장착 레그(41)와 결합되는 후방으로 뻗어있는 레그(89)를 가지고 있다. 이들 레그(89)의 자유단(90)은 장착 레그(41)의 외면 리베이트(84)내에서 미끄럼이동하고, 외부 및 내부 리베이트(84, 75) 사이의 축선방향 개구부(86)를 통과할 수 있을 만큼 충분히 작다. 장착 레그(41)의 내부 리베이트(75)내에 위치된 메인 스프링 바(43)의 러그(2)에 의해, 이들 자유단(90)은 러그(42)를 가압하고 그것들을 각각의 바브(78)의 수직면(79)에 대해 유지시킨다. 가압된 상태에서의 클램핑 스프링(87)의 유지는 러그(42)에 대한 소정의 예부하를 제공한다.
고정자 부품(5,6)을 장착하는 일을 클램핑 스프링이 수행하는 것이 바람직하다. 클램핑 스프링(87)을 관통한 중앙 구멍(88)은 적어도 장착 레그(41)와 관련된 측면 방향에서 장착 레그(41)에 대하여 근접한 치수로 만들어진다. 클램핑 스프링(87)은 실린더 캐스팅(33)의 장착 레그(41) 사이에 걸쳐 있는 각각의 측면 구역(92)에 고정자 부품 클램핑 표면(91)을 포함하고 있다.
실린더 캐스팅(33)은 장착 레그(41)의 위치 사이의 위치에 재킷(29)의 스프링쪽 면(58)으로부터 뻗은 한 쌍의 돌출된 고정자 지지 블록(55)을 포함하고 있다.
고정자 부품(5,6)의 각각의 "E" 형상 라미네이션 스택은 그 외부 면(56)상에 수직으로 향한 수직의 스텝(69)을 가지고 있다. 각각의 경우에 이것은 모터 에어 갭으로부터 멀어지는 방향에서 바깥쪽으로 향한 스텝이다. 에어 갭에 가까운 각각의 면(56)의 부분은 실린더 캐스팅(33)의 지지 블록(55) 또는 클램핑 스프링(87)의 고정자 맞물림 표면(91)에 대하여 적절히 지지된다. 적당한 위치에 있을 때 모터의 부품 사이의 인력은 고정자 부품(5,6)을 서로를 향하여 끌어당긴다. 에어 갭의 폭은 각각 장착 블록(55)의 외부 에지(40,72) 및 클램핑 스프링(87)에 대한 수직의 스텝(57)의 위치에 의해서 유지된다. 추가적으로 각각의 장착 블록(55)의 수직 방향(고정자 맞물림 표면)에 고정자 부품(5,6)을 배치시키기 위하여, 수직 방향에서 "E" 형상 라미네이션 스택의 치수와 대등한 그 외부 에지에 노치(57)를 포함하고 있다.
모터의 부품은 일련의 작업으로 조립된다. 피스톤 조립체는 실린더 캐스팅(33)에 도입된다. 먼저, 일체형 플랜지(3,36)를 구비한 피스톤 로드(47), 피스톤 슬리브(4) 및 전기자 자석(2)을 포함하는 피스톤 조립체가 조립된다. 피스톤 슬리브(4) 그리고 피스톤 면을 형성하는 리딩 플랜지(3)에 의해 형성된 피스톤은 실린더의 보어(71)내로 밀어 넣어지고 실린더 캐스팅(33)의 레그(41) 사이에 놓인 실린더 개구부(7)를 통하여 도입된다. 그러므로 피스톤 커넥팅 로드(47)는 레그(41) 사이에 놓인다. 레그(41)의 내부로 향한 표면(76)은 중앙선을 따라 리베이트(75)로부터 뻗은 축선방향의 슬롯(28)을 포함하고 있다. 피스톤 커넥팅 로드(47)상의 바깥쪽으로 뻗은 러그(130)는 작동시 이들 슬롯(28)내에서 왕복운동한다. 조립의 정확성은 일반적으로(타격 또는 외부적인 운동 부재시) 러그(130)가 슬롯의 표면과 접촉하지 않는 것이다. 그러나 실린더 캐스팅(33)에 인접한 그 끝에서 슬롯(28)은 커넥팅 로드(47)의 러그(130)와 끼워맞춤을 제공하는 얇고 좁은 부분(131)을 포함하고 있다. 피스톤 조립체는, 러그(130)가 좁은 부분(131)내에 맞물릴 때까지 그리고 피스톤의 면이 실린더 캐스팅(33)의 가공된 실린더 헤드 수용 면(133)에 대하여 소정 위치에 존재할 때까지 실린더 보어(71)내로 밀어넣어진다.
클램핑 스프링(87)은 장착 레그(41) 위에 끼워맞춰지고, 메인 스프링(15)은 안쪽으로 향한 리베이트(75)내로 그리고 바브 또는 돌출부(78)를 지나 러그(42)의 맞물림에 의해서 러그(41)에 끼워맞춰진다. 클램핑 스프링(87)의 고정자 부품 맞물림 표면(91)과 실린더 캐스팅(33)의 장착 블록(55) 사이에 고정자 부품의 도입을 위한 충분한 공간을 이용할 수 있을 때까지 클램핑 스프링(87)은 실린더 캐스팅(33)으로부터 멀어지는 방향으로 밀어 내어지고 장착 러그(42)에 대하여 압축된다. 그 후에 고정자 부품(5,6)은 제 위치로 도입되고 클램핑 스프링(87)은 해제된다. 고정자 부품(5,6)은 클램핑 스프링(87)에서 소정의 압축상태를 유지한다.
그 후에 메인 스프링(15)과 피스톤 로드(47) 사이에 연결이 이루어진다. 피스톤은 압축기가 작동하는 경우보다도 더 실린더 헤드를 향한 소정 위치에 존재한다. 메인 스프링(15)상의 성형된 버튼(25)의 플라스틱과 피스톤 커넥팅 로드(47)의 후방 끝부(48)의 플라스틱을 용합시킴으로써 연결이 이루어진다. 융합은 핫 플레이트 용접에 의해 수행된다. 핫 플레이트 용접시에 바람직하게 스프링(15)은 소정 위치로 또는 스프링(15)이 소정의 힘을 가할 때까지 뻗는다. 소정 위치에서 피스톤 면과 두개의 플라스틱 구성요소 그리고 소정 변위에서 스프링(15) 사이의 핫 플레이트 용접 및 융합은, 스프링(15)이 그 중립 위치로 해제되었을 때 실린더 캐스팅(33)에 대한 피스톤의 정확한 배치를 제공한다. 이것은 스프링(15) 형태의 어떠한 편심 또는 조립체의 구성요소의 허용오차로 인한 누적된 부정확성과 상관없는 경우이다.
실린더 헤드
실린더 캐스팅(33)의 개방 끝부는 압축기 헤드(27)에 의해서 둘러싸인다. 이에 의해 압축기 헤드는 실린더(71)와, 실린더(71)를 둘러싸는 냉각 재킷 챔버(32)의 개방 끝부를 둘러싼다. 전체적인 형태에서 실린더 헤드(27)는 흡입 머플러/흡기 매니폴드(104)와 함께 4개의 플레이트(100-103)의 스택을 포함하고 있다.
실린더 캐스팅(33)의 개방 끝부는 헤드 고정 플랜지(135)를 포함하고 있다. 헤드 고정 플랜지(135)는 그 주위를 따라 이격된 몇개의 나사가공된 구멍(136)을 가지고 있고, 그 구멍내에 고정 볼트가 조임되어 플레이트(100-103)의 스택을 당기고 실린더 몰딩(33) 면에 고정한다.
플랜지(135)의 면에는 환형상 리베이트(133)가 구비된다. 플랜지(135)의 대향하는 면에 리베이트(133)는 각각 배출 튜브(18)와 복귀 튜브(34)를 위한 포트처럼 작용하는 바깥쪽으로 뻗은 로브(137,138)을 포함하고 있다.
실린더 캐스팅(33)의 세개의 챔버 사이에 개구부가 구비된다.
제 1 헤드 플레이트(100)는 환형상 리베이트(133)내의 실린더 몰딩(33)의 개방 끝부 위에 끼워맞춰진다. 이것은 비교적 구부러지기 쉽고 개스킷처럼 작용한다. 이것은 실린더 재킷 개구부를 둘러싸지만 중앙 개구부를 가지고 있고 실린더(71)의 개방 끝부를 덮지 않는다. 압축 가스 복귀 포트(110)는 액체 냉각제 복귀 파이트(34)와 관련된 로브(138)에 인접한 플레이트(100)를 통하여 뻗는다. 냉각 재킷(29)의 외부 벽에 밀접한 개구부(110)의 에지는 적어도 로브(138)의 근처에서 그 벽으로부터 약간 이격되어 있다. 이것의 효과는 개구부(110)를 통하여 냉각 재킷 챔버내로 가스가 이동하는 상태에서, 플레이트(100) 바로 뒤에 그리고 리베이트(135)의 로브(138)에 인접하여 감압된 작은 구역이 생성된다는 것이다.
배출 파이프(18)에 더 근접한 위치에 플레이트(100)를 통하는 다른 구멍(115)이 구비된다.
제 2 헤드 플레이트(101)는 제 1 플레이트(100)상에 끼워맞춰진다. 제 2 플레이트(101)는 플레이트(100)보다 더 큰 직경을 가지고 있으며 단단하다. 이것은 강, 주철, 또는 소결 강으로 만들어진다. 플레이트(101)는 그 안에 플레이트(100)가 놓여지는 리베이트보다 더 넓다. 플레이트(101)는 플랜지의 면에 대항하여 놓여지고 리베이트에 대하여 제 1 플레이트(100)를 압축한다. 플레이트(101)는 그 주위를 따라서 이격되어 볼트의 나사가공된 부분이 자유롭게 관통하는 크기의 개구부(139)를 가지고 있다.
제 2 헤드 플레이트(101)는 개구부(110)와 결합되는 압축 가스 배출 개구부(111)를 통합한다. 이것은 또한 제 1 플레이트(100)의 개구부(115)와 결합하는 다른 개구부(117)를 포함하고 있다.
플레이트(101)의 부분은 플레이트(100)의 실린더 개구부(116)를 둘러싼다. 플레이트(101)의 그 부분을 통하여 흡기 포트(113)와 배출 포트(114)가 지나간다. 스프링 강 입구 밸브(118)는 플레이트(101)의 실린더를 향한 면에 고정되어 그 헤드부가 흡기 포트(113)를 덮는다. 입구 밸브(118)의 베이스는 플레이트(100)와 플레이트(101) 사이에 클램핑되고 그 위치는 다월(140)에 의해서 고정된다. 스프링 강 배출 밸브(119)는 실린더로부터 떨어진 플레이트(101)의 면에 부착된다. 그 헤드부가 배출 개구부(114)를 덮는다. 밸브(119)의 베이스는 제 2 플레이트(101)와 제 3 플레이트(102) 사이에 클램핑되고 다월(141)에 의해서 배치된다. 배출 밸브(119)는 제 3 플레이트(102)의 배출 매니폴드 개구부(112)와 제 4 플레이트(103)에 형성된 배출 매니폴드(142)내에 끼워맞춰지고 그 안에서 작동한다. 입구 밸브(118)는 실린더 압축 공간내에(베이스로부터 이격되어) 놓여지고 그 안에서 작동한다.
스프링 강 입구 밸브 및 출구 밸브(118,119)는 전체적으로 유효한 압력의 영향하에서 작동한다. 피스톤이 실린더(71)에서 후퇴하면 입구 밸브(118)의 실린더쪽에는 매니폴드 쪽보다 더 낮은 압력이 존재한다. 따라서 입구 밸브(1180가 개방되어 냉각제가 압축 챔버로 들어가도록 허용한다. 피스톤이 실린더(71)에서 전진하면 압축 공간에는 입구 매니폴드보다 더 높은 압력이 존재하고 이 압력 차이에의해서 입구 밸브(118)는 폐쇄 위치에 유지된다. 입구 밸브(118)는 자신의 복원력에 의해서 이 폐쇄 위치쪽으로 가압된다.
마찬가지로 배출 밸브는 폐쇄 위치로 정상적으로 가압되는데, 이것은 실린더(71)내에서 피스톤의 후퇴시에 유효한 압력에 의해서 유지된다. 이것은 실린더(71)내에서 피스톤의 전진시에 배출 매니폴드보다 압축 공간에서의 더 높은 압력에 의해서 개방 위치로 밀어 내어진다.
제 3 헤드 플레이트(102)는 제 4 플레이트(103)의 실린더를 향한 면(144)의 리베이트(143)내에 끼워맞춰진다. 플레이트(102)는 비교적 구부러지기 쉽고 개스킷처럼 작용하며 제 4 플레이트(103)와 제 2 플레이트(101) 사이에 압축된다. 제 3 플레이트(102)는 제 3 플레이트(103)의 면(144)에서 넓은 리베이트(142)와 결합하는 커다란 개구부(112)를 포함하고 있다. 개구부(112)와 리베이트(142)는 배출 포트(114)로부터 그 안으로 압축된 냉각제가 유동하는 배출 매니폴드를 형성한다.
제 3 플레이트(102)를 통하는 다른 개구부(121)는 제 4 플레이트(103)의 면(144)에서 리베이트(145)와 결합한다. 개구부(121)는 또한 제 2 플레이트 및 제 1 플레이트(110)의 개구부(117,115)와 결합한다. 가스 필터(120)는 리베이트(145)로부터 압축된 냉각제를 수용하고 제 1 및 제 2 플레이트의 관통 구멍(146,147)을 통하여 가스 운반 공급 통로(73)로 인도한다.
제 3 플레이트(102)를 통하는 흡기 개구부(95)는 제 2 플레이트(101)의 흡기 포트(113)와 결합한다. 개구부(95)는 또한 제 4 플레이트(103)를 통과하는 흡기 포트(96)와 결합한다. 제 4 플레이트(103)의 면(98)에서 절단원추형인 테이퍼진흡기구(97)는 흡기 포트(96)에 인도한다. 흡기 포트(96)는 흡기 머플러(104)에 의해서 둘러싸인다. 흡기 머플러(104)는 예를 들면 실린더 캐스팅를 향한 측면에 실질적인 개방 공간을 가진 원피스 몰딩을 포함하고 있다. 연결될 때 이 공간은 제 4 플레이트(103)에 의해서 둘러싸인다. 흡입 머플러(104)는 예를 들면 제 4 플레이트(104)의 면에서 채널내의 머플러의 주위 립을 끼워맞춤하거나 머플러상의 플랜지를 통하여 실린더 캐스팅에 헤드 플레이트를 볼트 조임에 의한 몇가지 가능한 수단에 의해서 플레이트(100-103)의 스택에 연결될 수 있으며, 이에 의해 머플러를 스택의 일부인 제 4 플레이트(103)에 고정한다. 흡입 머플러(104)는 실린더 몰딩(33)으로부터 멀어지는 방향에서 개방하도록, 둘러싸여진 흡입 매니폴드 공간으로부터 뻗은 통로(93)를 포함하고 있다. 이 통로는 냉각제 흡기 통로이다. 압축기가 밀폐 하우징내에 놓여진 상태에서 밀폐 하우징을 통하여 뻗은 흡기 튜브(12)의 내부 돌출부(109)는 여유있는 허용공차를 가지고 흡기 통로(93)내로 뻗는다.
냉각 재킷
이전에 설명한 바와 같이, 상호연결된 냉각 재킷 챔버(32)는 압축 실린더(71) 주위에 제공된다. 냉매 가스 압축시에 가스는 가스가 압축 공간에 들어가는 온도보다 매우 높은 온도를 갖는 상태에 도달한다. 이것은 실린더 헤드(27) 및 실린더 벽 라이너(10)를 가열한다.
본 발명에 있어서 액체 냉매는 실린더 벽/라이너, 실린더 헤드 및 압축된 냉매를 냉각하도록 공급되어 사용된다.
액체 냉매는 냉매 시스템에서 응축기 출구로부터 공급된다. 이것은 실린더 주위의 냉각 재킷 챔버(32)에 직접적으로 공급된다. 새롭게 방출되어 압축된 냉매는 방출관(18)을 거쳐 압축기를 떠나기 전에 챔버를 통과한다. 챔버(32)에서 액체 냉매는 압축된 가스, 실린더 캐스팅(33)의 주위 벽부, 및 실린더 헤드(27)로부터 흡수된 많은 양의 열을 발산한다.
응축기에 있는 액체 냉매는 압축 직후에 펌프의 방출 측으로 액체 유동시키는 한계 냉매보다 약간 낮은 압력에 있다. 이것이 비록 바람직할지라도 패시브 장치는 액체 냉매를 냉각 재킷으로 옮기는데 사용된다. 본 발명에 있어서 이것은 압축기의 여러 구조적인 측면으로써 이루어진다. 첫째로 저압의 소구역은 액체 복귀 라인(34)으로부터 재킷 공간으로의 출구에 바로 인접하여 제공된다. 이러한 최초 저압 구역은 이미 설명하였다. 이것은 압축 가스의 유동을 통하여 헤드 플레이트(100)에서의 압축 가스 개구부(110)를 통과한 재킷으로 나타난다. 두번째 측면은 액체 냉매 복귀 파이프(34)의 길이방향으로의 왕복운동에 의하여 약간의 관성 펌핑 효과가 생기는 것이다. 이러한 왕복운동은 압축기의 작동결과이고, 그리고 전체 실린더 부분의 관련 왕복 운동의 결과이고 실린더의 진동은 입구(33)와 만나는 액상의 복귀 라인(34)의 끝에서 변동압력을 만들어내는 복귀 라인(34)의 축선방향으로 경사진 길이(148)의 변동 가속을 생성한다. 액체가 즉시 증발하기 때문에 이것이 고압 변동동안에 냉각 재킷에 들어가므로, 저압 변동동안의 임의의 역류는 가스 유동이다. 가스가 액체와 비교하면 저밀도이므로, 매우 적은량의 유동이 액체 복귀라인(34)을 통하여 냉각 재킷으로 복귀한다. 결론적으로 냉각 재킷으로의 냉매의 단위 유동이 있다.
세번째 측면은 가정용 냉동기 또는 냉동기/냉장기에서 의도한 바로는 압축기가 응축기 아래에 위치될 수 있다는 것이다. 응축기에서의 액체 냉매가 충분한 비율로 냉각 재킷에 들어가지 않는 곳에서 액체 냉매의 헤드가 액체 냉매의 압력을 압축된 냉매의 압력에 이르게 하는 압축기로 연장하는 라인을 만드는 것을 알 수 있다. 이러한 효과는 시스템에서의 상대 압력이 냉각 재킷 공간으로 이동되는 액체 냉매에 대하여 달리 지시되지 않을때 때때로 자동 보정의 치수를 제공함을 알 수 있다.
냉매
압축기에 의하여 발생된 열을 감소시키는 또다른 방식으로 냉매에 관한 것이 있다. 선형 압축기에서 냉매로서 이소부탄(R600a)를 사용하는 것은 다른 냉매의 사용보다 시너지 효과를 나타낸다.
선형 압축기와 종래의 압축기 사이에서 기본적인 하나의 차이점은 "상사점"에서 피스톤 위의 체적량이다. 종래의 압축기에서 이러한 체적은 작은 마찰 변위로 압축기 형상에 의하여 고정된다. 자유-피스톤 라이너 압축기에서 이러한 "데드(dead)" 체적은 입력 동력과 방출 압력으로 가변한다. 적당한 동력에서 데드 체적은 25%보다 큰 작동 변위의 상당 마찰일 수 있다.
데드 체적은 압축 및 재-팽창 동안에 에너지를 흡수하고 방출하는 가스 스프링으로 작동한다. 그러나 이것은 실린더 벽부를 구비한 비가역 열교환에 따른 불안전한 스프링이다. 이러한 열 교환은 압축동안에 냉매의 온도 상승에(팽창동안에온도 하강에) 대략 비례한다. 이러한 온도 상승은 가스의 비열비에 따른다. 통상적으로 냉매 R134a를 사용하기 위하여 이러한 비는 1.127이다. 예를 들면 CFC 12와 같이 통상적으로 사용되는 다른 냉매와 유사하다. 이소부탄(R600a)의 경우에 비열비는 1.108이다. 아래의 표는 응축 온도를 냉동기(O C 증발기 온도) 및 냉동기 또는 냉장기/냉동기(증발 온도 -18℃)에 맞춰지는 포화 압력으로 압축되는 가스의 단열온도를 부여한다. 이들 양자는 42℃의 응축기 및 압축기 온도에 32℃의 과열된 가스가 들어간다.
냉매 증발기 온도
-18 0
이소부탄 87℃ 69℃
HFC134a 99℃ 77℃
CFC12 104℃ 79℃
따라서 저비열비를 갖는 이소부탄 및 다른 냉매의 특성은 선형 압축기의 물리적인 특성과 부분적으로 대응함을 알 수 있다. 실험에 의하여 이러한 향상이 입증되었다.
일련의 시험이 450리터의 냉동기에서 시행되었다. 이것은 압축기 바로 직전의 흡입 라인에 질량 유동 측정을 갖는다. 이 냉동기는 표준 AS/NZS 4474.1-1997에 따른 환경 챔버에서 시험된다. 이러한 시험은 먼저 냉매 R134a를 사용하게 된다. 이러한 시험은 냉매 R600a(이소부탄)을 사용하는 2가지 경우에 순차로 사용된다. 이 테스트 결과는 다음과 같다:
R134a R600a(시험1) R600a(시험2)
T응축기 34.3 33.3 33.5
T증발기 -3.5 -6.1 -4.5
입력 동력 22.3 18.1 17.8
냉동력 75.25 75.01 75.07
변위 7.96 8.7 8.48
성능 계수 3.38 4.14 4.23
이 시험 결과는 이소부탄을 사용하는 선형 압축기의 성능 계수가 R134a를 사용할 경우와 비교하여 상당히 향상되었음을 알 수 있다.
스프링 시스템
실린더(9)는 축방향으로 조합 강성(kcylinder)을 갖는 액체 냉매 방출관(34) 및 방출관(18)에 의하여 지지된다. 지지 스프링(39)은 축방향으로 상당한 저강성을 갖추고 있고 무시할만한 효과가 있다. 이 피스톤 슬리브(4)는 실린더 보어 및 실린더 선형(10)의 경계에서 공동 및 통로에 의하여 형성된 가스 베어링에 의하여 방사상으로 지지된다. 피스톤 및 실린더의 공진 진동을 얻기 위하여 메인 스프링은 공진 주파수(fn)가 다음과 같은 식에서 알 수 있는 바와 같은 강성(kmain)을 구비한다,
여기서 mpiston, mcylinder는 피스톤 및 실린더 스프링의 탄성 질량이고, 고유 주파수 fn은 통상 소정의 사용 주파수 보다 작은 10 내지 20 Hz의 주파수여서 압축된 가스를 초래하는 강성 증가에 따라 주파수를 증가시킨다.
이미 설명한 바와 같이, 압축기 모터는 2개의 고정자 부품(5, 6) 및전기자(22)의 자석을 포함한다. 이 고정자(5, 6) 및 전기자(22)의 자기 상호작용은 피스톤에 왕복력을 생성시킨다.
사인곡선을 필요치 않는 고정자 코일에서의 교류는 기계 시스템의 고유 공진 주파수에 근접한 교류 주파수에 제공된 실린더 조립체 캐스팅에 대하여 피스톤의 실질 운동을 일으킨다. 이러한 진동력은 고정자 부품에 반작용력을 생성시킨다. 따라서 고정자 부품(5, 6)은 클램프 스프링(87)에 의하여 실린더 조립체에 고정되게 부착된다.
본 발명에 있어서 메인 스프링(15)이 유효 실린더 스프링의 강성보다 매우 큰 강성을 갖는다. 메인 스프링은 "세번째" 주파수 모드 보다는 "두번째" 주파수 모드를 일으켜 이때 "가스 스프링"은 또다른 모달(modal) 주파수로만 분리된다.
실제 사용 주파수("두번째" 모드 주파수)는 피스톤 및 실린더의 질량의 복합 관계에 의하여 결정되고 실린더 스프링 및 메인 스프링(15)의 강성에 의하여 결정된다. 또한 방출 압력이 높을 경우 압축된 가스의 강성은 메인 스프링의 강성에 더해짐이 확실하다. 그러나, 상당히 연질(예를 들면 메인 스프링의 1/10의 강성을 구비함)의 실린더 스프링을 구비한 사용 주파수는 다음식으로 상당히 정확함을 알 수 있다:
피스톤/실린더 운동에 따른 기본적인 것외에 원(source)에 따른 실린더 스프링이 상대적으로 연질인 진동량을 보장함으로써 그리고 진동량을 감소시킴으로써거의 제거될 수 있다. 실린더 스프링의 강성은 실린더 스프링비를 갖추지 않고, 방출관(18)(또는 냉동관이 사용되는 방출관 및 냉각관 양자의 강성이 합해서, 즉 2000 N/m)의 고유 강성(통상적으로 대략 1000 N/m)을 사용함으로써 최소로 감소될 수 있다.
실린더 대 피스톤 질량비가 10, 대략 100g의 피스톤 질량, 및 대략 75Hz로 공진하는 압축기에서, 메인 스프링(kspring)은 대략 40000N/m를 필요로 한다. 메인 스프링(Kmain)은 대략 40000N/m를 필요로 한다. 전형적으로 가스 스프링의 값은 메인 스프링의 값보다 적으나 실제로는 적지않다. 또다른 경우에 있어서 사용 주파수는 가스 스프링(kgas)이 대략 15000N/m로 작동하는 99Hz로 기대할 수 있다.
메인 스프링
보다 높은 작동 주파수는 모터 크기를 감소시키지만 보다 높은 스프링 강성을 필요로 하고, 그 결과 스프링에 보다 높은 응력을 야기한다. 그래서, 최고 품질의 스프링 재료가 사용되는 것은 압축기 수명과 관련하여 중요하다. 과거에는, 프레스가공된 스프링강 시트제 메인 스프링이 주로 사용되었다. 그렇지만, 프레스 작업에 있어서 에지 커트는 스프링강 시트 고유의 피로 강도를 회복하기 위해 주의깊은 폴리싱가공을 필요로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 메인 스프링은 매우 높은 피로 강도를 가지고 있고 후속의 폴리싱가공이 불필요한 원형 단면의 피아노 와이어로 형성된다.
메인 스프링에 대한 바람직한 실시예가 도 1 및 2에 도시되어 있다. 스프링은 이중 나선으로 꼬인 연속 루프형상이다. 스프링(15)을 형성하는 와이어의 길이부는, 압축기 부분 중 한 부분에 장착하기 위한 러그(42)를 가진 장착 바(43) 내부에, 그 자유단이 고정되어 있다. 도 3 및 상기의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 이들 러그(42)는 실린더부(1), 보다 상세하게는 레그(41)의 슬롯 내에 장착된다. 스프링(15)은, 도 3 및 상기의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 다른 압축기 부분에 장착하기 위한 추가의 장착점(62)을 가지고 있다. 바람직한 형태에 있어서, 성형된 플라스틱 버튼(25)을 통하여 피스톤 로드(47)까지 연결된다. 스프링(15)은 대체로 동일한 곡률 반경의 한 쌍의 만곡 섹션(63, 64)을 포함하고, 이들 각각은 실린더형 장착 바 둘레를 통과한다. 이들 만곡 섹션의 각각은 대략 360°에 걸쳐서 그 길이가 뻗어 있다. 각 섹션은 그 양 끝에서 부드럽게 만곡한다. 장착 바 전이부(65, 66)에서, 만곡 섹션은 실린더 장착 바에서 만곡 섹션의 길이부(67, 68)가 반경방향으로 배열되도록 만곡한다. 이 예리한 만곡부(65, 66)는 전이부를 따라서 대체로 균일한 응력 분포를 유지하도록 선택된다. 그리고 나서 실린더 장착 끝(67, 68)의 정렬은 실린더 장착 바와 정렬한다. 스프링(15)의 일정 곡률 섹션(63, 64)은 그 길이를 임의로 할 수 있다. 개시된 실시예에 있어서, 이들의 각각은 그 길이가 대략 360°이다.
도 1 및 2에 개시된 방식에 있어서, 스프링(15)의 장착 바(43)는 스프링의 먼쪽에 위치한다. 중앙의 장착점(62)은 스프링의 가까운쪽에 위치한다. 일정 만곡 섹션(63, 64) 각각은 장착점(62)에서 스프링의 일반원의 직경을 가로질러 서로반경방향으로 정렬되고 연속되도록 그 하부 끝에서 부드럽게 만곡한다. 이 직경의 정렬은 실린더부 장착 바(43)에서 끝(67, 68)의 정렬에 대체로 수직이다.
일정 반경 만곡부(63, 64)는 장착 바(43)에 대한 피스톤 장착점(62)의 변위에 의해 비틀림 상태에 있다. 일정한 반경 때문에 섹션(63, 64)의 각각을 따른 비틀림 응력 또한 대체로 일정하다. 실린더 장착 섹션(67, 68) 및 피스톤 장착점(62)에서 반경방향 또는 대체로 반경방향으로 방향설정함으로써, 스프링의 끝이 장착 바(43) 내부에 그리고 피스톤 장착점(62)에서 끼워맞춤되는 경우에 비틀림 응력을 감소시키고 실린더부 및 피스톤부 양자에 대한 스프링(15)의 장착성을 향상시킨다.
선형 압축기의 응용
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 압축기는, 가정형 냉장 시스템, 예컨대 냉동기, 냉장기 또는 냉장기/냉동기 겸용 기구에 있어서의 채용에 주로 사용된다. 이 압축기는 로터리 크랭크 압축기와 같은 다른 타입의 압축기를 직접 대신할 수 있다. 선형 압축기는 흡입 튜브(12)를 통해서 저압 상태의 기화 냉매를 수용하고 배출 스터브(13)를 통해서 고압 상태의 압축 냉매를 배출한다. 냉장 시스템에 있어서, 일반적으로 배출 스터브(13)는 응축기에 연결된다. 흡입 튜브(12)는 하나 이상의 증발기로부터 기화 냉매를 수용하기 위해 연결된다. 액체 냉매 전달 스터브(14)는, 이미 설명한 바와 같이, 압축기의 냉각을 위해, 응축기로부터 (또는 축압기 또는 응축기 다음의 냉매 라인으로부터) 응축 냉매를 수용한다. 밀폐형 케이싱을 통해서 뻗어 있는 프로세스 튜브(16) 또한 냉장 시스템을 비우고 선택 냉매를 충전하는데 사용하기 위해 포함된다.
본 압축기를 포함하는 냉장 시스템의 구성이 본 발명의 일부를 형성하지는 않는다. 많은 유용한 냉장 시스템 구성이 주지되어 있고 이용가능하다. 본 발명에 따른 압축기는 그와 같은 임의의 시스템에서도 유용하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축기의 유용성은 가정용 냉장기 및 냉동기를 위한 냉장 시스템에 한정되는 것이 아니라 공조기를 위한 냉장 시스템에도 사용될 수 있다. 또한 비 냉매 용도를 위한 가스 압축기로서 사용될 수도 있고, 이 경우 냉각을 위한 액체 냉매 전달이 제거될 수 있다.
선형 압축기의 작동 및 제어는 고정자 부분(5, 6)의 적절한 여기에 의해 수행된다. 파워 서플라이 커넥터(17)는, 밀폐형 케이싱(30)을 통해서, 개구부(19)에 끼워맞춤되어 제공된다. 권선부의 여기를 위한 적절한 제어 시스템이 본 발명의 일부를 형성하지는 않고, 브러시리스 DC 모터를 위한 많은 대안의 구동 시스템이 주지되어 있고 이용가능하다. 적절한 구동 시스템은 PCT/NZ00/00105호에서 추가로 설명된다.
이점
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선형 압축기의 많은 이점은 상기의 상세한 설명을 통해서 개설되었다. 아직 개설되지 않은 추가의 이점은:
(a) 피스톤을 가볍게 하고 피스톤 슬리브 및 실린더 라이너를 위한 재료를 적절히 선택함과 함께, 피스톤에, 그리고 메인 스프링을 통해서 실린더 캐스팅(33)의 장착 레그(41)에 피스톤 커넥팅 로드를 탄성 가요방식으로 연결하는 것은, 압축기에 있어서 추가 윤활제의 필요성을 제거한다. 따라서, 냉동 시스템에 있어서 냉매 내에 윤활유의 해로운 존재, 또는 윤활유를 위한 분리기 또는 축압기의 필요성이 제거된다.
(b) 피스톤 및 커넥팅 로드 조립체가 가볍게 하는 것은, 2개의 메인 압축기 구조의 진동 운동량의 크기를 감소시키고, 그 결과 밀폐형 케이싱에 전달되는 진동을 감소시킨다.
(c) 메인 스프링은 높은 피로 수명을 가지고 있고 형성 후 추가의 폴리싱 가공을 필요로 하지 않는 재료로 형성되고, 메인 스프링 형상 및 구성은, 요구되는 스프링 강도에 대해 재료의 사용, 스프링의 중량 및 스프링의 크기를 최소화한다.
(d) 피스톤 커넥팅 로드를 고정자 에어 갭 내에서 직접 작동시킴과 함께 전기자 자석을 피스톤 커넥팅 로드 상에 위치시키는 것은 고정자의 2부분 사이에 전기자의 작동의 정확하고 효과적인 정렬을 횡방향으로 컴팩트한 선형 모터에 제공한다.
(e) 피스톤 및 피스톤 커넥팅 로드 사이 및 커넥팅 로드로부터 실린더 부분까지를 유연하게 연결하는 것은, 부정확하고 비축선상태의 배향으로 인해, 피스톤 슬리브가 실린더 보어 내부에 국부적인 압력을 가하지 않는 것을 보장한다.
(f) 선형 압축기에 이소부탄 냉매를 사용하는 것은, 보다 높은 비열비를 가지고 있는 냉매를 사용하는 것과 비교하여, 상승적인 이점을 제공한다.
(g) 실린더를 둘러싸는 냉각 재킷 내로 액체를 전달하는 것은 실린더 및 실린더 헤드 조립체 및 압축기를 떠나는 조합된 압축 가스 스트림에 증발성 냉각을제공한다. 재킷 내의 고압 가스로의 배출은 액티브 펌프 장치를 필요로 하지 않고 달성된다.
(h) 전체적인 압축기 구성은 가정용 제품에서 사용하기에 아주 적합하다. 냉장기 또는 냉동기를 위한 기계 공간의 치수는 밀폐형 케이싱의 전체적인 높이의 낮음으로 인해 줄어들 수 있다. 내부 공간을 고려하여 일반적으로 기계 구획은 수용이 요구되는 구성요소에 상관없이 설비의 폭을 완전히 가로질러 뻗어 있다. 그렇지만 일반적으로 그 높이 및 깊이는 압축기를 끼워맞춤하는데 있어서 최대 높이 및 깊이 요구에 의해 결정된다. 본 발명에 따른 선형 압축기의 로우 프로파일은, 압축기의 구성요소에 의해, 동심 구성으로라기 보다는 끝과 끝을 이어 배열되는데 기여한다.
(I) 압축기의 모터 부분 및 메인 스프링은, 그 부분의 기하학적 구조, 크기 및 형상에 의해 결정되는 정도의 탄성적인 예하중을 받는다. 불완전한 조립으로 인해, 보통의 제조 공차로 인해, 또는 모터 작동의 영향으로 인해, 압축기의 작동을 통해서, 부품이 헐거워질 가능성 및 그로 인해 노킹, 덜거덕거림 또는 고장이 생길 가능성이 줄어들거나 제거된다.
(j) 상기의 방식에 있어서 핫 플레이트 용접 공정으로 피스톤 로드를 메인 스프링에 통합함으로써, 메인 스프링의 중립 위치에 대하여 피스톤 면을 정확하게 위치시킨다. 따라서, 압축기는 그 진행의 전방향 끝에서 실린더 헤드를 타격하지 않는 로우 실린더 헤드 클리어런스를 확실하게 가지도록 작동될 수 있다.
본 발명에 따르면 상기한 단점을 극복하는 몇가지 방법을 취하는 콤팩트한 선형 압축기가 제공된다.

Claims (33)

  1. 실린더 보어를 포함하는 실린더 부분,
    상기 보어 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있는 피스톤,
    상기 실린더 부분을 상기 피스톤에 직접 또는 간접적으로 연결시키는 메인 스프링,
    상기 메인 스프링과 상기 피스톤 사이를 연결하고 상기 메인 스프링을 상기 피스톤에 연결시키는 커넥팅 로드,
    상기 커넥팅 로드가 통과하는 에어 갭을 가지고 있는 고정자, 그리고
    상기 커넥팅 로드를 따라서 위치된 적어도 하나의 전기자 폴을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기자 폴이 상기 피스톤과 상기 메인 스프링 사이의 상기 커넥팅 로드의 길이부를 따라서 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  3. 실린더 보어를 포함하는 실린더 부분,
    상기 보어 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있는 피스톤,
    상기 실린더 부분을 상기 피스톤에 직접 또는 간접적으로 연결시키는 메인 스프링, 그리고
    상기 메인 스프링과 상기 피스톤 사이를 연결하고 상기 메인 스프링을 상기 피스톤에 연결시키는 커넥팅 로드를 포함하고 있고,
    (a) 상기 피스톤과 피스톤 로드 사이의 연결부, 그리고
    (b) 상기 피스톤 로드와 상기 메인 스프링 사이의 연결부 중의 적어도 하나가 유연한 연결부인 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 연결부 양쪽이 유연한 연결부인 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 커넥팅 로드가 통과하는 에어 갭과, 상기 커넥팅 로드를 따라서 위치된 전기자 폴을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  6. 상대 운동이 스프링 시스템에 의해 조절되는 함께 작동하는 피스톤 및 실린더와 상기 스프링 시스템의 공진 진동수에서 상기 피스톤 및 실린더의 상대 운동을 구동하도록 구성되어 있는 전자기적 선형 모터를 가진 공진 선형 압축기를 포함하고 있고, 작동 유체로서 이소부탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 냉동시스템.
  7. 상대 운동이 스프링 시스템에 의해 조절되는 함께 작동하는 피스톤 및 실린더와 상기 스프링 시스템의 공진 진동수에서 상기 피스톤 및 실린더의 상대 운동을구동하도록 구성되어 있는 전자기적 선형 모터,
    상기 피스톤 상부의 압축 공간,
    상기 실린더를 둘러싸는 챔버,
    냉매가 냉동 회로의 응축기로부터 상기 챔버로 공급되게 하는, 냉각된 고압 냉매 입구,
    상기 압축 공간으로부터의 압축 냉매 출구, 그리고
    상기 압축 공간으로부터 상기 챔버로 향하는 압축 냉매 4 배출 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 스프링 시스템은 상기 피스톤의 커넥팅 로드와 상기 실린더 사이를 직접 또는 간접적으로 연결시키는 메인 스프링과 헤드 어셈블리, 그리고 압축 및 냉각 냉매 입구 파이프 및 압축 냉매 출구 파이프를 포함하고 있고, 상기 파이프 각각은 상기 챔버의 입구 및 출구의 각각에, 그리고 상기 압축기의 둘러싸는 밀폐성 케이싱의 입구 및 출구의 각각에 연결되고, 상기 파이프는 상기 압축기의 적어도 왕복운동 방향에서 상기 밀폐성 하우징내에서 압축기 어셈블리를 탄성적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 냉각 냉매 입구 파이프는 상기 챔버로의 입구에 인접한 적어도 대체로 축선방향인 구성요소를 가지고 있고 상기 챔버로의 상기 입구는 가스의 유동을 상기 냉각 냉매 입구 파이프 속으로 복귀시키기 위해 실질적인제한을 제공하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 파이프 각각은 상기 왕복운동의 방향에 대해 가로지르는 하나 이상의 루프를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버로의 상기 냉각 및 압축 가스 입구는 상기 헤드로부터 상기 개방 공간 속으로의 압축 가스 입구 포트에 인접하여 있고, 상기 입구 포트 및 상기 입구 포트의 위치는 통상의 압력보다 낮은 구역이 상기 입구 포트에 바로 인접한 구역내의 상기 재킷의 상기 개방 공간에서 전개되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  12. 실린더 보어를 포함하는 실린더 부분,
    상기 보어 내에서 미끄럼이동가능하게 배치된 피스톤,
    상기 실린더 헤드 끝부의 대향하는 끝부에서 상기 실린더 부분에 연결되어 있으며 에어 갭을 가지고 있는 고정자,
    상기 피스톤과 상기 실린더 부분 사이를 직접 또는 간접적으로 연결하는 메인 스프링,
    상기 메인 스프링과 상기 피스톤 사이를 연결하고 상기 메인 스프링을 상기 피스톤에 연결시키는 커넥팅 로드, 그리고
    상기 고정자의 상기 에어 갭 내에서 작동하며 상기 상기 피스톤 로드와 연결된 전기자를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전기자는 상기 피스톤 로드를 따라서 위치되어 있고, 상기 피스톤 로드는 상기 에어 갭을 통과하고, 상기 메인 스프링은 상기 실린더로부터 멀어지는 상기 고정자의 끝부에 위치되어 있으며, 상기 고정자와 상기 고정자 에어 갭을 통하여 돌출하는 상기 피스톤 로드 사이를 연결하는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 고정자는 상기 에어 갭의 양 측에 위치되어 있는 2개의 권선부를 가진 고정자 부분을 가지고 있고, 상기 고정자 부분은 상기 실린더 부분에 대하여 분리되어 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 브리지가 상기 실린더 부분으로부터 떨어져 있는 상기 고정자 부분의 끝부들 사이를 연결하고 상기 메인 스프링은 상기 연결 브리지에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 브리지가 상기 실린더 부분으로부터 떨어져 있는 상기 고정자 부분의 끝부들 사이를 연결하고 한 쌍의레그가 상기 에어 갭 상부와 하부의 상기 연결 브리지와 상기 실린더 부분 사이를 연결하도록 상기 실린저 부분으로부터 뻗어 있고, 상기 연결 브리지가 상기 고정자 부분을 상기 실린더 부분에 대하여 가압하는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  17. 제 16 항에 있어서, 각각의 상기 고정자 부분은 각각의 상기 고정 부재측에 대하여 지지되고, 이로 인해 상기 고정자 부분의 상기 에어 갭 간격의 상부 및 하부가 상기 고정 부재의 폭에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  18. 스프링으로서 선형 압축기의 실린더와 피스톤 부분 사이를 연결하는 메인 스프링으로 사용되는 스프링으로서,
    제 1 평면의 제 1 직선부 및 상기 제 1 평면에 평행한 제 2 평면의 제 2 직선부를 가진 고 피로 강도 금속 와이어의 폐쇄 루프와, 대체로 일정한 곡률의 제 1 나선형부 및 제 2 나선형부를 포함하고 있고, 각각의 나선형부는 상기 제 1 직선부의 한 끝부와 상기 제 2 직선부의 한 끝부 사이를 연결하고, 상기 나선형부는 상기 제 1 나선형부로부터 상기 제 2 나선형부로 이동하는 곡률의 동일한 방향을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 스프링.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 직선부 및 제 2 직선부와 상기 제 1 나선형부 및 제 2 나선형부 사이의 연결부에서 복수의 전이부를 더 포함하고 있고, 각각의 상기 전이부는 한 끝부에서 각각의 상기 직선부와 그리고 다른 끝부에서 각각의 상기 나선형부와 정렬되어 있고 상기 나선형부 쪽을 향하여 감소하는 곡률로 상기 끝부들 사이에서 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 스프링.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 제 2 평면의 제 2 직선부의 방향이 상기 제 1 평면의 제 1 직선부의 방향과 수직인 것을 특징으로 하는 스프링.
  21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 직선부와 연결되어 있으며 상기 제 1 평면에 평행한 제 3 평면을 가진 장착 블록과, 상기 제 1 직선부의 방향으로 바깥쪽으로 뻗어 있는 한 쌍의 러그를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스프링.
  22. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 직선부의 중심 구역 위에 성형된 플라스틱 합성 장착 버턴을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스프링.
  23. 서로에 대하여 상대적으로 왕복운동하는 피스톤 부분과 실린더 부분 그리고 상기 피스톤 부분과 실린더 부분 사이를 연결하는 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서의 메인 스프링을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  24. 실린더 부분,
    피스톤 부분,
    상기 실린더 부분과 상기 피스톤 부분 사이를 연결하고 상기 피스톤 부분에 대한 상기 피스톤 부분의 왕복운동의 방향으로 작동하는 메인 스프링,
    밀폐된 하우징,
    상기 실린더 부분과 상기 피스톤 부분 사이의 작동을 위해 배치된 선형 전기 모터,
    상기 실린더 부분과 상기 하우징 부분 사이를 연결하고 상기 왕복운동의 방향으로 작동하는 실린더 부분 스프링 수단을 포함하고 있고,
    (a) 상기 실린더 부분 스프링 수단은 실린더 부분과 상기 실린더 부분으로부터 적어도 상기 하우징 부분까지 뻗어 있는 배출 도관을 포함하는 밀폐된 하우징 사이에 필요한 연결부의 복합적인 효과를 보충하고,
    (b) 상기 실린더 부분 스프링 수단은 낮은 강성을 가지고 있으며, 상기 피스톤 부분은 상기 실린더 부분의 크기의 1/5보다 더 작고, 피스톤 부분 스프링 수단없이 상기 피스톤 부분과 상기 하우징 사이를 직접 연결하는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 실린더 부분으로부터 상기 하우징까지의 상기 연결부는 탄성적으로 변형가능하고 적어도 예측가능한 낮은 강성을 가지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 연결부는 상기 압축기로부터 상기 밀폐된 하우징의 외부로 압축 냉매를 운반하는 배출 도관, 상기 밀폐된 하우징의 외부로부터 상기 실린더 부분으로 액체 냉매를 운반하는 액체 냉매 복귀 튜브 그리고 상기 선형 전기 모터의 고정자로의 임의의 전기 접속부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  27. 실린더 보어를 포함하는 실린더 부분,
    상기 보어 내에 미끄럼이동가능하게 배치되어 있는 피스톤,
    상기 실린더 부분을 상기 피스톤에 연결시키는 메인 스프링으로서, 상기 실린더부분과의 상기 메인 스프링 연결부는 상기 메인 스프링 상의 적어도 한 쌍의 장착 레그를 포함하는, 상기 메인 스프링,
    상기 메인 스프링의 각각의 상기 러그에 대한 상기 실린더 부분 상의 맞닿음 표면으로서, 상기 메인 스프링의 각각의 상기 러그는 각각의 상기 맞닿음 표면과 맞닿고, 각각의 상기 러그의 실질적인 운동이 한 방향으로부터 멀어지는 것을 저지하도록 형태화된 상기 맞닿음 표면, 그리고
    상기 한 방향으로부터 각각의 상기 러그에 대하여 지탱하고 있고, 상기의 한 방향으로 상기 메인 스프링에 작용된 임의의 예상 동역학적 힘을 적어도 초과하는 상기 러그에 대한 전체 예압을 가지고 있는 스프링 유지 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 실린더 부분은 실린더 하우징의 양 측으로부터 축선방향으로 뻗어 있는 적어도 한 쌍의 이격된 장착 레그를 포함하고 있고, 상기 맞닿음 표면은 상기 장착 레그 상에 제공되어 있고, 하나 이상의 고정자 부분은 상기 장착 레그에 인접하여 위치되어 있고, 한 편으로는 상기 유지 스프링이 상기 메인 스프링의 상기 장착 러그에 대하여, 그리고 다른 한 편으로 상기 실린더 하우징에 대하여 상기 고정자 부분을 위치시키도록 상기 적어도 하나의 고정자 부분에 대하여 지탱하는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 고정자 부분은 안쪽으로 향하고, 피스톤 로드는 상기 피스톤과 상기 메인 스프링을 연결하며 상기 장착 레그들 사이에 위치되어 상기 장착 레그들과 정렬되어 있고, 전기자 폴은 상기 피스톤 로드를 따라서 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  30. 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정자 레그는 그 자유단에 인접한 상기 압축기의 왕복운동의 축에 대하여 수직인 안쪽으로 뻗어 있는 표면을 포함하고 있고, 상기 표면은 상기 메인 스프링의 상기 장착 러그용 상기 맞닿음 표면을 구성하고, 상기 리테이너 스프링은 상기 장착 레그 위에 끼워맞춤된 환형상의 몸체부와 상기 장착 레그를 가압하도록 상기 환형상의 몸체로부터 뻗어 있는 베어링 핑거를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기.
  31. 선형 압축기를 제작하는 방법으로서, 선형 압축기의 스프링에 선형 압축기의 피스톤을 연결하기 위해서,
    (a) 피스톤을 압축기의 실린더의 보어 내에 소정의 축선방향의 위치에 위치시키는 단계;
    (b) 스프링의 소정의 변위에 기초한 위치 또는 스프링이 소정의 반동력을 작용하는 위치에 실린더 부분과 이미 연결된 스프링의 연결 위치에 피스톤을 위치시키는 단계; 그리고
    (c) 상기 피스톤과 상기 스프링의 상기 피스톤 연결 지점을 (a) 및 (b)단계를 통하여 얻은 간격에 따라 고정된 강성의 축방향의 간격으로 연결시키는 단계를 포함하고 있으며, 상기 각 단계는 임의의 순서대로 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기를 제작하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, (c)단계가 상기 피스톤으로부터 상기 스프링 상의 장착 버턴까지 연장부를 통합하는 단계를 포함하고 있고 상기 버턴 또는 상기 연장부의 축방향의 크기를 통합하는 상기 단계가 예비 조립 크기로부터 변경되는 것을 특징으로 하는 선형 압축기를 제작하는 방법.
  33. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서, (b) 단계가 상기 피스톤에 연결된 요소가 상기 실린더 부분의 요소와 맞물려서 상기 피스톤 부분의 상기 요소를 상기 실린더 내의 상기 피스톤의 왕복운동의 축에 수직인 평면내의 소정의 위치로 위치시키도록상기 피스톤의 임의의 통상 작동 위치를 넘어서는 변위에 의한 위치에 상기 피스톤을 위치시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 선형 압축기를 제작하는 방법.
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