KR20050114872A - 왕복동 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 구동력에 의해 직선왕복운동하는 피스톤(piston)의 압축력을 상대적으로 증폭시킬 수 있도록 한 왕복동 압축기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 왕복동 압축기는, 피스톤(20)과; 피스톤(20)을 왕복운동시키는 모터(30)와; 피스톤(20)의 일단에 결합되어, 압축부(42)를 형성하는 제1실린더(40)와; 피스톤(20)의 타단에 결합되어, 공간부(52)를 형성하는 제2실린더(50)와; 제2실린더(50)의 공간부(52) 내부에 마련되어, 피스톤(20)의 왕복운동에 따른 압축력을 증폭시키는 증폭부재(60)를 포함하여 구성된다. 이에 따라, 왕복동 압축기의 신뢰성이 향상됨은 물론이고 증폭부재의 고유진동수를 가변할 수 있어, 압축효율을 극대화시킬 수 있다.

Description

왕복동 압축기 {RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 구동력에 의해 직선왕복운동하는 피스톤(piston)의 압축력을 상대적으로 증폭시킬 수 있도록 한 왕복동 압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 압축기(Compressor)는 냉장고나 공기조화기 등과 같은 냉동사이클을 이용하는 제품에서 냉매를 흡입하여 압축하는 장치로서, 피스톤이 직선왕복운동하여 냉매를 압축하는 왕복동형 압축기 및 베인이 회전하여 냉매를 압축하는 회전형 압축기로 구분된다.

특히, 왕복동 압축기(Linear Compressor)는 모터를 이용하여 피스톤을 왕복운동시켜 냉매를 압축시키도록 한 것으로, 다른 종류의 압축기들에 비해 상대적으로 에너지 손실이 적어 그 효율성이 높다는 장점이 있다. 이러한 왕복동 압축기는 외부전원을 인가받아 동력을 발생시키는 구동부와; 구동부의 동력을 이용하여 냉매가스를 흡입하여 압축하는 압축부를 포함하여 구성된다.

종래 왕복동 압축기의 압축구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(미도시)의 구동력에 의해 피스톤(2)이 직선왕복운동하여 압축실린더(4)의 압축실(5)을 원하는 압력으로 압축하게 되며, 밸브(8) 조절에 의해 스프링실린더(6)의 가스스프링실(7) 내부에 충진되는 불활성가스를 이용하여 피스톤(2)의 압축력을 증폭시킬 수 있는 구조를 지니고 있다. 이렇게 가스를 이용하여 피스톤(2)의 압축력을 증폭시키는 구조는 판스프링, 코일스프링 등과 같은 공진스프링을 사용할 경우에 발생되는 구조물의 변형이 존재하지 않기 때문에 신뢰성 측면에서 유리하며, 필요에 따라 고유진동수의 가변이 가능하다는 장점을 지니고 있다.

그러나 상기와 같은 구조의 왕복동 압축기는 피스톤(2) 및 스프링실린더(6)의 결합부에 필연적으로 존재하는 간극에 의해 가스스프링실(7)로부터의 가스누설이 발생되고, 가스누설은 가스스프링실(7) 내부의 고유진동수에 영향을 미치기 때문에 시스템 상에 지속적인 손실로 작용하는 문제점이 있다.

이는, 공진스프링(판스프링,코일스프링)에 비해 압축효율이 상대적으로 저하되는 결과를 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 시스템의 신뢰성 저하를 방지함과 아울러 압축효율을 극대화할 수 있는 왕복동 압축기를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피스톤과; 상기 피스톤을 왕복운동시키는 모터와; 상기 피스톤의 일단에 결합되어, 압축부를 형성하는 제1실린더와; 상기 피스톤의 타단에 결합되어, 공간부를 형성하는 제2실린더와; 상기 제2실린더의 공간부 내부에 마련되어, 상기 피스톤의 왕복운동에 따른 압축력을 증폭시키는 증폭부재를 포함하여 구성되는 데 그 특징이 있다.

상기 증폭부재는 탄력 재질의 보호커버와; 상기 보호커버의 내부에 충진되는 가스를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 증폭부재는 일정한 변형을 수반할 수 있는 탄성체를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 왕복동 압축기를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 압축구조를 부분적으로 도시한 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 왕복동 압축기는 피스톤(20)과; 피스톤(20)을 왕복운동시키는 모터(30)와; 피스톤(20)의 일단에 결합되어, 압축부(42)를 형성하는 제1실린더(40)와; 피스톤(20)의 타단에 결합되어, 공간부(52)를 형성하는 제2실린더(50)와; 제2실린더(50)의 공간부(52) 내부에 마련되어, 피스톤(20)의 왕복운동에 따른 압축력을 증폭시키는 증폭부재(60)를 포함하여 구성된다.

피스톤(piston)(20)은 모터(30)의 구동에 의해 직선왕복운동함으로써 제1실린더(40)의 압축실(42) 내부에 수용되어 있는 냉매를 압축시키는 역할을 수행하며, 피스톤(20)을 플런저(plunger) 등과 같은 공지된 압축수단으로 대체할 수 있음은 물론이다.

모터(motor)(30)는 밀폐용기(10)의 내부에 마련되며, 외부전원을 인가받아 동력을 발생시킨다.

모터(30)는 제1실린더(40)의 외측에 마련되는 내측코어(31)와; 내측코어(31)의 외측을 둘러싸고 설치되는 외측코어(32)와; 외측코어(32)의 외주면 상에 권선되는 코일(33)과; 내측코어(31) 및 외측코어(32) 사이에 개재되어, 내측코어(31) 및 외측코어(32)의 자장과 전자기적으로 상호 작용하여 상하방향을 따라 왕복운동하는 마그네트(34)를 포함한다.

제1실린더(40)에는 흡입실(43) 및 토출실(44)이 형성되어 있으며, 냉매는 흡입실(43)을 통해 압축실(42) 내부로 유입되고 피스톤(20)의 왕복운동에 의해 일정의 압력으로 압축되면 토출실(44)로 배출된다.

한편, 압축실(42)과 흡입실(43) 및 토출실(44)은 흡입구(45) 및 토출구(46)에 의해 연통된다.

제2실린더(50)의 내부에 마련되는 증폭부재(60)는 모터(30)의 작은 추력으로 압축을 위해 필요한 스트로크를 얻어내기 위한 것으로, 압축효율을 극대화시킬 수 있는 구조를 지니고 있다.

도 4의 (a),(b)는 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 증폭부재를 도시한 단면도로서, 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 증폭부재(60)는 제2실린더(50)의 공간부(52) 내에 마련되어 피스톤(20)의 직선왕복운동시 그 운동력을 증폭시킴으로써 제1실린더(40)의 압축실(42) 내에서의 압축효율을 향상시킨다.

증폭부재(60)는 도 4a와 같이 탄력 재질의 보호커버(62) 및 보호커버(62)의 내부에 충진되는 가스(64)를 포함하거나, 도 4b와 같이 증폭부재(60) 자체가 일정한 변형을 수반할 수 있는 탄성체로 이루어진다.

이에 따라, 제2실린더(50) 내에서의 지속적인 피스톤(20) 직선왕복운동에 의한 증폭부재(60)의 변형을 최소화할 수 있을 뿐 아니라 압축효율을 극대화시킬 수 있다.

보호커버(62)는 피스톤(20)의 지속적인 왕복운동에 따른 마찰 및 열의 발생을 대비하여 신뢰성을 확보할 수 있는 재질을 사용하며, 탄성체도 마찬가지로 신뢰성 확보가 고려된 재질의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

증폭부재(60)의 형상 및 설치개수는 적용되는 제2실린더(50)의 구조에 따라 적절히 변경 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 증폭부재(60)의 동작은 기존의 가스스프링실에 충진되는 가스와 동일한 역할을 수행한다. 다만, 재질의 특성에 따른 고유진동수를 실험을 통해 측정하고 스트로크의 선정을 통해 고유진동수를 설정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 왕복동 압축기의 신뢰성이 향상됨은 물론이고 증폭부재의 고유진동수를 가변할 수 있어, 압축효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 기존의 왕복동 압축기의 주된 문제점인 가스누설을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 왕복동 압축기의 압축구조를 부분적으로 도시한 단면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 왕복동 압축기를 도시한 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 압축구조를 부분적으로 도시한 단면도이고,

도 4의 (a),(b)는 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 증폭부재를 도시한 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 피스톤 30 : 모터

40 : 제1실린더 42 : 압축부

50 : 제2실린더 52 : 공간부

60 : 증폭부재 62 : 보호커버

64 : 가스

Claims (3)

1. 피스톤과;

   상기 피스톤을 왕복운동시키는 리니어모터와;

   상기 피스톤의 일단에 결합되어, 압축부를 형성하는 제1실린더와;

   상기 피스톤의 타단에 결합되어, 공간부를 형성하는 제2실린더와;

   상기 제2실린더의 공간부 내부에 마련되어, 상기 피스톤의 왕복운동에 따른 압축력을 증폭시키는 증폭부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 증폭부재는 탄력 재질의 보호커버와; 상기 보호커버의 내부에 충진되는 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 증폭부재는 일정한 변형을 수반할 수 있는 탄성체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.