KR20060009958A - 개량형 압축기 - Google Patents

Abstract

리니어 압축기는 크라운(8009) 및 측벽(8006)을 구비하여, 피스톤(8002)을 스프링에 연결하는 피스톤 로드(8000)를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 중공형 피스톤(8002)을 가지고 있다. 피스톤 로드(8000)와 피스톤(8002) 사이의, 축선방향으로는 강성이지만 횡방향으로는 유연성인 연결부(8001)가 축선방향 힘을 피스톤 크라운(8009)에 직접 전달하는 동시에 피스톤 크라운(8009) 반대쪽의 축선방향 위치에서 횡방향 힘을 피스톤(8002)에 전달한다. 연결부(8001)는 피스톤 왕복운동 축선에 대해 횡단방향으로 그리고 피스톤 왕복운동 축선 둘레로 균일하게 피스톤(8002)과 피스톤 로드(8000) 사이에 회전 가요성을 제공한다.

리니어 압축기, 피스톤, 실린더, 피스톤 로드, 가스 베어링, 밸브 부재

Description

개량형 압축기{COMPRESSOR IMPROVEMENTS}

본 발명은 리니어 또는 자유 피스톤 압축기에 관한 것이며, 그에 한하는 것은 아니지만 특히 냉장고용 리니어 또는 자유 피스톤 압축기에 관한 것이다.

본 출원에 개시되는 발명은 리니어 압축기 및 자유 피스톤 장치에 관한 것이다. 종래기술로 수많은 예들의 리니어 압축기 및 자유 피스톤 장치가 있다. 최근의 한 예가 국제공개공보 WO 02/35093호에 개시되어 있다. 본 발명의 냉동 압축기는 이 공보에 개시되어 있는 유형의 것이다. 이 압축기는 실린더 어셈블리 내에서 왕복운동하는 피스톤 어셈블리를 포함하고 있다. 피스톤 어셈블리와 실린더 어셈블리는 각 어셈블리의 후미 단부에서 메인 스프링에 의해 연결되어 있다. 리니어 전기 모터가 실린더와 메인 스프링 사이에 위치된 고정자와 피스톤과 메인 스프링 사이에 (커넥팅 피스톤 로드 상에) 위치된 전기자를 가지고 있다. 리니어 전기 모터는 여기되어 요구되는 공진 진동수로 압축기를 구동시킨다. 압축기는 피스톤과 실린더 벽 사이에서 가스 베어링이 작동하는 무오일 작동(oil free operation)용으로 되어 있고, 실린더 헤드로부터 압축 냉매를 공급받는다. WO 02/35093호의 개시 사항이 본원에 참고되며, 본원 발명의 실시예의 설명이 일반적으로 선호되는 명세서 부분에 위치되도록 하여, WO 02/35093호의 개시 사항이 본원의 실시예 설명의 초입부에서 개괄적으로 설명된다.

하지만 본원 발명의 다수는 다른 형태의 압축기에도 적용될 수 있다.

본 출원인의 국제공개공보 WO 01/29444호는 리니어 전기 모터가 피스톤 및 실린더와 동심적으로 설치되어 있는 압축기 형태를 보여주고 있다. 많은 다른 면에서 이 압축기 형태는 WO 02/35093호의 압축기와 유사하다. Sun Power Inc에 부여된 US 5,525,845호도 리니어 전기 모터가 피스톤 및 실린더와 동심적으로 설치되고 가스 베어링을 사용하는 무오일 리니어 압축기 및 유사 범위내의 다른 압축기 형태를 개시하고 있다.

LG Electronics Inc에 부여된 US 6,089,352호는 리니어 전기 모터가 피스톤 및 실린더와 동심적으로 설치되는 리니어 압축기를 개시하고 있다. 여기서는, 가스 베어링보다는 오일 윤활이 제공된다.

Sawafuji Electric Company Limited에 부여된 US 4,416,594호는 오일 윤활을 이용하는 리니어 압축기를 개시하고 있다. 여기서는, 리니어 전기 모터의 전기자는 고정자를 에워싼다. 피스톤 헤드에 흡입 밸브가 제공되어, 압축 냉매는 실린더 헤드를 통해서보다는 피스톤을 통해 압축 공간 내로 유입된다. 피스톤 헤드를 통한 흡입을 가지는 다른 예들이 Matsushita Refrigeration Company에 부여된 WO 00/32934호 및 H Doelz에 의한 US 3,143,281호에서 개시되어 있다.

상기 모든 예들은 피스톤부와 실린더부 사이에 스프링을 가진 공진 압축기의 예들이다. 이 구성은 에어 컨디셔너 또는 가정용 기구에 사용되는 것과 같은 냉매 압축용 리니어 압축기의 전형적인 형태이다. 그와 같은 스프링 연결을 사용하지 않는 다른 종래기술의 리니어 압축기들이 알려져 있다. 일반적으로 이러한 압축기는 냉매 가스가 동일한 장소에서 교번으로 압축되고 팽창되는 스털링 사이클 극저온 냉각기에 사용된다. Helix Technology Corporation에 부여된 US 5,146,124호와 US 4,644,851호는 모두 그와 같은 구성의 예들이다.

본 발명의 목적은 종래기술을 향상시키거나 또는 적어도 당해 산업분야에 유용한 선택성을 제공하는 개량점을 컴팩트한 리니어 또는 자유 피스톤 압축기에 제공하는 데 있다.

본 명세서 전체에 걸쳐 또한 청구범위에 있어서 "굽힘 중심"이란 부재 즉 피스톤에 있어서 전단력이 이 부재의 양단부 사이에 가해지지만 양단부의 방향정위가 강성적으로 유지될 때 부재가 어떠한 굽힘 모멘트도 받지 않는 지점을 의미한다. 길이를 따라 일정한 굽힘 강성(EI)을 가지는, 다양한 형태의 스프링 및 코일 스프링을 포함하는 부재에 있어서, 굽힘 중심은 회전에 저항하는 양단 지지부 사이의 중심점이 될 것이다. 이는 중심점을 중심으로 대칭적인 굽힘 강성을 나타내는 부재의 경우에도 마찬가지가 될 것이다.

제1 양태에 있어 본 발명은 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 가지고 있고, 상기 피스톤이 환형 코너의 상기 피스톤의 단부에서 끝나는 외벽면을 구비하고 있는, 리니어 압축기에 있어서,

상기 외벽면의 영역이 상기 코너에서 감소하는 반경을 가지고 있어, 상기 실린더와 상기 피스톤 사이의 평균 간극이 상기 코너에서 상기 피스톤 벽과 상기 실린더 사이의 최소 환형 평균 간극보다 크고, 상기 코너에서의 감소하는 직경의 상기 영역은 피스톤이 이동할 때 상기 단부면 선단에 상승을 제공하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 작동시에 상기 실린더 내에서의 피스톤의 미끄럼운동은 가스 베어링에 의해 윤활된다.

바람직하게는 상기 코너에서의 상기 평균 간극은 상기 피스톤 외벽면과 상기 실린더 사이의 중간의 간극보다 크다.

바람직하게는 상기 감소되는 반경의 영역은 환형이다.

바람직하게는 상기 환형 영역내에서 상기 평균 간극은 상기 피스톤 벽면의 대부분에 대한 상기 최소 환형 평균 간극의 0.1 내지 4배이다.

바람직하게는 상기 환형 영역내에서 상기 평균 간극은 상기 피스톤 벽면의 대부분에 대한 상기 최소 환형 평균 간극의 0.25 내지 2배이다.

바람직하게는 상기 환형 영역은 상기 피스톤 외벽면을 따라 축선방향으로 상기 최소 환형 평균 간극의 500 내지 2000배의 거리로 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 환형 영역 내에서 상기 직경 감소는 변화하여, 상기 코너에서 최대로 되고, 상기 코너 반대쪽의 상기 환형 영역의 에지에서 최소로 되고 여기서 상기 환형 영역은 상기 최소 환형 평균 간극을 가지는 상기 외벽면이 영역과 만난다.

바람직하게는 상기 피스톤의 상기 외벽면은 각각의 상기 코너에서 상기 감소되는 직경의 영역을 포함하고 있다.

또다른 양태에 있어 본 발명은, 가스 베어링 윤활식 리니어 압축기용 피스톤을 제작하는 방법에 있어서,

조절되는 부식에 적합한 외벽면을 포함하는 피스톤 보디를 만드는 단계,

상기 외벽면을 부식시키기 위해(예컨대 전기분해 또는 화학반응에 의해) 전해액 속에 상기 피스톤 보디를 침지시키는 단계, 및

상기 전해액으로부터 상기 피스톤 보디 단부를 후퇴시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다.

바람직하게는 (a) 단계는 상기 피스톤 보디를 그것의 외면상에 일정 두께의 판상 금속층을 가지도록 하는 단계로서, 상기 피스톤이 상기 단부가 일정 시간동안 그리고 상기 금속층이 상기 외벽면의 환형 영역으로부터 완전히가 아닌 부분적으로 제거되는 조건 하에서 침지되는 단계를 포함한다.

바람직하게는 상기 피스톤 외면의 전체 침지 시간은 상기 피스톤 단부로부터 상기 외면을 따른 위치와 함께 변하여, 상기 피스톤 단부에서 가장 길고, 상기 단부로부터 먼 상기 환형 영역 내의 위치에서는 짧다.

바람직하게는 상기 침지 시간은 상기 전해액 내외로 상기 피스톤 단부를 계속해서 왕복운동시킴으로써 변화된다.

바람직하게는 상기 피스톤 단부는 상기 전해액 내외로 반복적으로 왕복운동된다.

또다른 양태에 있어 본 발명은, 피스톤을 가지고 있고, 상기 피스톤이 크라운 및 측벽을 구비하여 상기 피스톤을 스프링에 연결시키는 피스톤 로드를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 리니어 압축기에 있어서,

상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 사이에 연결부를 포함하고 있고, 상기 연결부는 축선방향 힘을 상기 피스톤에 직접 전달하고, 횡방향 힘을 상기 피스톤 크라운의 반대쪽 축선방향 위치에서 상기 피스톤에 전달하고, 피스톤 왕복운동 축선에 대해 횡단방향으로 그리고 피스톤 왕복운동 축선 둘레로 균일하게 상기 피스톤과 상기 피스톤 로드 사이에 회전 가요성을 제공하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 실린더 내에서의 상기 피스톤의 작동시에 가스 베어링에 의해 윤활된다.

바람직하게는 상기 연결부는 상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 크라운 사이에 축선방향으로 강성이고 횡방향으로 유연성인 링크를 포함하고 있고, 상기 연결부는 상기 피스톤 측벽의 내면에 횡방향 힘을 전달하기 위해, 상기 피스톤 로드와 연결되고, 상기 링크의 길이를 따라 축선방향 중간 위치에서 상기 피스톤 측벽의 내면쪽으로 뻗어 있는 횡방향 부하 부재를 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 횡방향 부하 부재는 상기 피스톤 로드와 연결된 강성 플랜지, 및 상기 플랜지의 외주부에 고정되어 상기 피스톤 측벽의 상기 내면과 접촉하여 상기 플랜지와 상기 피스톤 측벽의 내면 사이에 상대 운동을 제공하는 베어링을 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 베어링은 탄성중합체로 되어 있고, 가요성에 의해 운동을 허용한다.

바람직하게는 상기 베어링은 미끄러운 성질을 가지고 있고, 미끄럼운동에 의해 운동을 허용한다.

바람직하게는 상기 횡방향 부하 부재는 상기 피스톤 로드로부터 상기 피스톤 측벽의 상기 내면쪽으로 뻗어 있는 가요성 다이어프램 즉 스포크를 포함하고 있고, 상기 다이어프램의 외주부는 상기 내면에 연결된다.

바람직하게는 상기 피스톤은 상기 피스톤 크라운으로부터 상기 피스톤 로드를 향해 축선방향으로 뻗어 있는 캔틸레버 부재를 포함하고 있고, 상기 횡방향 부하 부재는 횡방향 부하를 상기 캔틸레버 부재에 전달한다.

바람직하게는 상기 캔틸레버 부재와 상기 횡방향 부하 부재는 그들 사이에 횡방향 부하를 전달하지만 상대 회전을 허용하는 베어링을 구비하여 하나가 다른 하나의 내부에 끼워져서 연결된다.

선택적으로 상기 연결부는:

상기 피스톤 크라운으로부터 뻗어 나와, 그것의 말단부가 상기 피스톤 로드를 향해 뻗어 있는 캔틸레버,

말단부가 상기 피스톤 내로 뻗어 있는 상기 피스톤 로드로부터의 연장부, 및

축선방향 부하 및 횡방향 부하를 전달하지만 피스톤의 왕복운동 방향에 대해 횡단방향인 축선을 중심으로 하는 상대 회전을 허용하는, 상기 캔틸레버와 상기 피스톤 로드 연장부 사이의 조인트를 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 조인트는, 한쪽 면이 상기 캔틸레버에 그리고 다른쪽 면이 상기 연장부에 접합되어, 상기 캔틸레버의 말단부와 상기 연장부의 말단부 사이에 개재되는 탄성중합체 재료의 보디를 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 조인트는 볼 조인트를 포함한다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 피스톤을 가지고 있고, 상기 피스톤이 크라운 및 측벽을 구비하여 상기 피스톤을 스프링에 연결시키는 피스톤 로드를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 리니어 압축기에 있어서,

상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 크라운 사이에 축선방향으로 강성이고 횡방향으로 유연성인 링크, 및

상기 피스톤 측벽의 내면에 횡방향 힘을 전달하기 위해, 상기 피스톤 로드와 연결되고, 상기 링크의 길이를 따라 축선방향 중간 위치에서 상기 피스톤 측벽의 내면쪽으로 뻗어 있는 횡방향 부하 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 횡방향 부하 부재는 상기 피스톤 로드와 연결된 강성 플랜지, 및 상기 플랜지의 외주부에 고정되어 상기 피스톤 측벽의 상기 내면과 접촉하여 상기 플랜지와 상기 피스톤 측벽의 내면 사이에 상대 운동을 제공하는 베어링을 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 베어링은 탄성중합체로 되어 있고, 가요성에 의해 운동을 허용한다.

바람직하게는 상기 베어링은 미끄러운 성질을 가지고 있고, 미끄럼운동에 의해 운동을 허용한다.

바람직하게는 상기 횡방향 부하 부재는 상기 피스톤 로드로부터 상기 피스톤 측벽의 상기 내면쪽으로 뻗어 있는 가요성 다이어프램 즉 스포크를 포함하고 있고, 상기 다이어프램의 외주부는 상기 내면에 연결된다.

바람직하게는 상기 피스톤은 상기 피스톤 크라운으로부터 상기 피스톤 로드를 향해 축선방향으로 뻗어 있는 캔틸레버 부재를 포함하고 있고, 상기 횡방향 부하 부재는 횡방향 부하를 상기 캔틸레버 부재에 전달한다.

바람직하게는 상기 캔틸레버 부재와 상기 횡방향 부하 부재는 그들 사이에 횡방향 부하를 전달하지만 상대 회전을 허용하는 베어링을 구비하여 하나가 다른 하나의 내부에 끼워져서 연결된다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 피스톤을 가지고 있고, 상기 피스톤이 크라운 및 측벽을 구비하여 상기 피스톤을 스프링에 연결시키는 피스톤 로드를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 리니어 압축기에 있어서,

상기 피스톤 크라운으로부터 뻗어 나와, 그것의 말단부가 상기 피스톤 로드를 향해 뻗어 있는 캔틸레버,

말단부가 상기 피스톤 내로 뻗어 있는 상기 피스톤 로드로부터의 연장부, 및

축선방향 부하 및 횡방향 부하를 전달하지만 피스톤의 왕복운동 방향에 대해 횡단방향인 축선을 중심으로 하는 상대 회전을 허용하는, 상기 캔틸레버와 상기 피스톤 로드 연장부 사이의 조인트를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 조인트는, 한쪽 면이 상기 캔틸레버에 그리고 다른쪽 면이 상기 연장부에 접합되어, 상기 캔틸레버의 말단부와 상기 연장부의 말단부 사이에 개재되는 탄성중합체 재료의 보디를 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 조인트는 볼 조인트를 포함한다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 밀폐형 셸 내에 탄성적으로 지지되는 리니어 압축기를 포함하고 있고, 상기 압축기의 구성이 일정 축선상에서의 소정의 사이클 운동을 부여하도록 되어 있는 냉동 압축기에 있어서,

상기 리니어 압축기와 상기 셸 사이에 뻗어 있는 공급 경로를 포함하고 있고,

상기 공급 경로는 상기 소정의 사이클 운동 축선에 평행한 평면 내에 놓이는 루프로 형성되고,

상기 루프의 양 단부는 평행하고, 상기 평면에 수직인 축선을 중심으로 한 모멘트에 저항하도록 상기 압축기 및 상기 셸에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 냉동 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 공급 경로의 상기 양 단부는 상기 압축기의 소정의 운동 축선에 대해 평행하게 장착된다.

바람직하게는 상기 공급 경로는 리니어 전기 모터로의 전기 공급 경로이고, 서로 이격되고 횡단방향 섹션에 의해 각각의 말단부가 연결되는 한쌍의 평행한 섹션으로 된 루프로 형성되는 와이어를 포함하고 있고, 상기 한쌍의 평행 섹션의 각각의 말단부는 상기 압축기 및 상기 셸에 각각 장착된다.

바람직하게는 상기 루프의 상기 횡단방향 섹션은 상기 한쌍의 팽행 섹션 중 하나의 상기 말단부와 그것의 장착점 사이의 거리보다 더 길다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 압축기의 작동 평면 내에서 질량 중심이 진동하는 어셈블리상에 장착 연결부를 가진 압축기,

상기 압축기를 에워싸고 있는 셸, 및

낮은 굽힘 강성을 가진 복수의 지지 부재로서, 상기 장착 연결부와 상기 셸 사이를 연결하고, 상기 압축기에 대해 수직방향 지지를 제공하고, 각각의 지지 부재는 한쪽 단부에서 상기 압축기 장착 지점에 연결되고 다른쪽 단부에서 상기 셸에 연결되고, 양 단부들 사이에 "굽힘 중심"을 가지도록 되어 있는 복수의 지지 부재를 포함하고 있고,

각각의 지지 부재의 굽힘 중심은 상기 진동 평면과 동일 평면에 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 각각의 상기 지지 부재는 코일 스프링이고, 각각의 상기 코일 스프링의 굽힘 강성은 중간점을 중심으로 대칭이고, 상기 코일 스프링의 중간점은 상기 진동 평면과 동일 평면에 있다.

바람직하게는 각각의 상기 코일 스프링은 중심선을 가지고 있고, 상기 중심선이 상기 피스톤 왕복운동 축선에 수직한 상태로 상기 셸로부터 상기 압축기까지 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 리니어 압축기는 상기 진동 평면에 걸쳐 거의 대칭적으로 되어 있고, 상기 어셈블리상의 상기 장착 연결부는 상기 평면 위에 있고, 스프링은 상기 평면 아래에서 상기 셸에 장착된다.

바람직하게는 상기 장착 연결부는 압축기의 외주부 바깥쪽에 있고, 상기 지지 스프링은 상기 압축기의 높이보다 짧다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 압축기의 작동 평면 내에서 질량 중심이 진동하는 어셈블리상에 장착 연결부를 가진 압축기,

상기 압축기를 에워싸고 있는 밀폐형 셸, 및

낮은 굽힘 강성을 가진 복수의 코일 지지 스프링으로서, 상기 장착 연결부와 상기 셸 사이를 연결하고, 상기 압축기에 대해 수직방향 지지를 제공하고, 각각의 코일 지지 스프링은 한쪽 단부에서 상기 압축기 장착 지점에 연결되고 다른쪽 단부에서 상기 셸에 연결되도록(모멘트 전달 연결부내에서) 되어 있는 복수의 코일 지지 스프링을 포함하고 있고,

상기 압축기와 하우징 사이에서의 스프링의 배치와 각 스프링의 굽힙 강성 프로파일 및 길이는, 각각의 지지 스프링에 의해 지지되는 수직방향 부하가 압축기가 작동할 때 거의 일정하도록(압축기가 작동하지 않을 때에도) 되어 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 각각의 상기 코일 스프링은 한쪽 단부에서 상기 압축기 장착 지점에 연결되고 다른쪽 단부에서 상기 셸에 연결되고, 양 단부들 사이에 "굽힘 중심"을 가지고,

각각의 코일 스프링의 굽힘 중심은 상기 진동 평면과 동일 평면에 있다.

바람직하게는 2개 이상의 상기 스프링이 한 세트로서 공통 축선방향 위치에서 상기 압축기에 연결되고, (압축기가 진동할 때) 상기 스프링 세트로부터 상기 압축기에 가해지는 순 반작용 토크는 0이다.

바람직하게는 상기 스프링 세트는 상기 진동 평면에 걸쳐 서로 대향하고 대칭인 2개의 스프링을 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 진동은 선형이고, 상기 스프링 세트는 진동 라인에 대해 반경방향으로 정렬된 적어도 3개의 스프링을 포함하고 있다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은,

셸,

상기 셸 내부에 유지되어 상기 셸에 의해 에워싸여지는 리니어 압축기로서, 상기 셸 내의 가스 공간에 둘러싸여져 있고, 실린더 내에서 왕복운동가능한 피스톤 및 상기 가스 공간으로부터 상기 실린더 내로의 흡입 가스 경로를 가지고 있는 리니어 압축기,

상기 셸 가스 공간으로의 흡입 가스 입구,

상기 실린더로부터 상기 셸 바깥쪽으로의 압축 가스 경로, 및

상기 가스 공간의 제1 영역을 상기 가스 공간의 제2 영역으로부터 분할하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에서의 가스 유동을 방지하는 가스 유동 방지기로서, 상기 흡입 가스 입구와 상기 흡입 가스 경로는 상기 제1 역역을 개방되고, 상기 압축 가스 경로는 상기 제2 영역을 통과하도록 되어 있는 가스 유동 방지기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 가스 유동 방지기는 상기 가스 공간 내에 환형 수축부를 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 셸은 전체적으로 길다란 베설(vessel)이고, 그것의 길이를 따라 네크 부분 경로를 포함하고 있고, 상기 셸의 내면은 상기 제1 영역 및 제2 영역에서보다 상기 네크의 영역에서 상기 리니어 압축기에 더 가깝다.

바람직하게는 상기 흡입 가스 경로는 상기 피스톤을 통해 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 압축 가스 경로는 상기 리니어 압축기와 연결된 배출 헤드를 포함하고 있고, 상기 배출 헤드는 배출 가스 챔버를 형성하는 내벽면, 상기 가스 공간의 상기 제2 영역 내의 외벽면, 및 상기 내면과 상기 외면 사이의 단열부를 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 단열부는 내벽과 외벽 사이에 에워싸여진 공간을 포함하고 있고, 상기 에워싸여진 공간은 작동 가스의 특성 및 소정의 작동 조건과 함께 20,000 미만의 레일리 수(Ra)를 부여하도록 충분히 작은 공간 크기를 가지고 있다.

바람직하게는 상기 실린더는:

실린더 벽을 형성하는 실린더 하우징,

실린더 단부를 형성하고 상기 압축 가스 경로로의 하나 이상의 배출 개구부를 포함하고 있는 밸브 플레이트,

상기 밸브 플레이트와 상기 실린더 하우징 사이에 개재되는 단열부를 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 단열부는 두꺼운 폴리머 밀봉 개스킷을 포함한다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있고, 상기 피스톤을 통한 흡입 가스 경로를 구비하고 있는 압축기에 있어서, 상기 실린더가:

실린더 벽을 형성하는 실린더 하우징,

실린더 단부를 형성하고 상기 압축 가스 경로로의 하나 이상의 배출 개구부를 포함하고 있는 밸브 플레이트, 및

상기 밸브 플레이트와 상기 실린더 하우징 사이에 개재되는 단열부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 단열부는 두꺼운 폴리머 밀봉 개스킷을 포함한다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 오일 윤활 없이 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있고, 상기 피스톤을 통한 흡입 가스 경로를 구비하고 있는 압축기에 있어서, 상기 실린더가:

실린더 벽을 형성하는 실린더 하우징,

실린더 단부를 형성하고 상기 압축 가스 경로로의 하나 이상의 배출 개구부를 포함하고 있는 밸브 플레이트, 및

상기 밸브 플레이트와 상기 실린더 하우징 사이에 개재되는 두꺼운 폴리머 밀봉 개스킷을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기로 이루어진다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은,

셸,

상기 셸 내부에 유지되어 상기 셸에 의해 에워싸여지는 압축기로서, 상기 셸 내의 가스 공간에 둘러싸여져 있고, 실린더 내에서 왕복운동가능한 피스톤 및 상기 가스 공간으로부터 상기 실린더 내로의 흡입 가스 경로를 가지고 있는 압축기,

상기 셸 가스 공간으로의 흡입 가스 입구,

상기 실린더로부터 상기 셸 바깥쪽으로의 압축 가스 경로로서, 상기 리니어 압축기와 연결된 배출 헤드를 포함하고 있고, 상기 배출 헤드가 배출 가스 챔버를 형성하는 내벽면, 상기 가스 공간의 상기 제2 영역 내의 외벽면, 및 상기 내면과 상기 외면 사이의 단열부를 가지고 있도록 되어 있는 압축 가스 경로를 포함하고 있을 특징으로 하는 수납식 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 단열부는 내벽과 외벽 사이에 에워싸여진 가스 공간을 포함하고 있고, 상기 가스 공간은 작동 가스의 특성 및 소정의 작동 조건과 함께 20,000 미만의 레일리 수(Ra)를 부여하도록 충분히 작은 공간 크기를 가지고 있다.

바람직하게는 상기 흡입 가스 경로는 상기 배출 헤드를 지나지 않는다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 압축 공간을 형성하는 에워싸여진 단부를 구비한 단일 실린더를 가지고 있고, 상기 단일 실린더 내에서 피스톤이 왕복운동하는 압축기에 있어서,

상기 압축 공간으로부터 배출 공간으로의 복수의 가스 유동 경로,

각각의 상기 가스 유동 경로 내의 자체 작동 밸브로서, 밸브 전체에 걸쳐 존재하는 압력차의 영향하에 개방하고 스프링에 의해 폐쇄 상태로 가압되는 자체 작동 밸브를 포함하고 있고,

각각의 상기 밸브 및 스프링은 단일의 평면형 밸브 부재의 일부분인 것을 특징으로 하는 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 각각의 상기 밸브 및 스프링은 다른 스프링과 다른 고유 진동수를 가지고 있다.

바람직하게는 각각의 상기 스프링은 다른 스프링과 다른 강성을 가지고 있다.

바람직하게는 상기 스프링은 캔틸레버 리프 스프링이고, 상기 밸브는 상기 캔틸레버 리프 스프링의 한 단부이고, 각각의 상기 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상은 다른 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상과 약간 다르다.

바람직하게는 각각의 상기 밸브는 다른 밸브와 약간 다른 질량을 가지고 있다.

바람직하게는 상기 밸브 부재는 상기 실린더의 상기 폐쇄 단부에 대해 고정되는 공통 지지 부재를 가지고 있고, 상기 복수의 캔틸레버 리프 스프링은 상기 공통 지지 부재로부터 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 공통 지지 부재는 중심 허브이고, 상기 캔틸레버 리프 스프링은 상기 허브로부터 반경방향으로 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 중심 허브 내에 추가적인 캔틸레버 리프 밸브를 포함하고 있다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 압축 공간을 형성하는 에워싸여진 단부를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있고, 상기 피스톤의 최대 행정과 실린더이 단면적의 곱이 15cc 미만인 압축기에 있어서,

상기 압축 공간으로부터 배출 출구로의 적어도 3개의 가스 유동 경로,

각각의 상기 가스 유동 경로 내의 자체 작동 밸브로서, 밸브 전체에 걸쳐 존재하는 압력차의 영향하에 개방하는 자체 작동 밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 각각의 상기 밸브는 스프링에 의해 폐쇄 상태로 가압되고, 각각의 상기 밸브 및 스프링은 다른 밸브 및 스프링과 다른 고유 진동수를 가지고 있다.

바람직하게는 각각의 상기 스프링은 다른 스프링과 다른 강성을 가지고 있다.

바람직하게는 상기 스프링은 캔틸레버 리프 스프링이고, 상기 밸브는 상기 캔틸레버 리프 스프링의 한 단부이고, 각각의 상기 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상은 다른 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상과 약간 다르다.

바람직하게는 각각의 상기 밸브는 다른 밸브와 약간 다른 질량을 가지고 있다.

바람직하게는 상기 스프링은 단일 밸브 부재의 일부분으로서 형성되고, 상기 밸브 부재는 상기 실린더의 상기 폐쇄 단부에 대해 고정되는 공통 지지 부재를 가지고 있고, 상기 복수의 캔틸레버 리프 스프링은 상기 공통 지지 부재로부터 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 공통 지지 부재는 중심 허브이고, 상기 캔틸레버 리프 스프링은 상기 허브로부터 반경방향으로 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 중심 허브 내에 추가적인 캔틸레버 리프 밸브를 포함하고 있다.

또다른 양태에 있어, 압축 공간을 형성하는 에워싸여진 단부를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있는 압축기에 있어서,

상기 압축 공간으로부터 배출 출구로의 복수의 가스 유동 경로,

각각의 상기 가스 유동 경로 내의 자체 작동 밸브로서, 밸브 전체에 걸쳐 존재하는 압력차의 영향하에 개방하는 자체 작동 밸브를 포함하고 있고,

각각의 밸브는 스프링에 의해 폐쇄 상태로 가압되고,

각각의 상기 스프링 및 밸브의 고유 진동수는 (의도적으로, 밸브, 스프링 또는 다른 구성요소의 조립 또는 형태에 의해) 모두가 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 각각의 상기 밸브 및 스프링은 모든 다른 스프링과 다른 고유 진동수를 가지고 있다.

바람직하게는 각각의 상기 스프링은 다른 스프링과 다른 강성을 가지고 있다.

바람직하게는 상기 스프링은 캔틸레버 리프 스프링이고, 상기 밸브는 상기 캔틸레버 리프 스프링의 한 단부이고, 각각의 상기 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상은 다른 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상과 약간 다르다.

바람직하게는 각각의 상기 밸브는 다른 밸브와 약간 다른 질량을 가지고 있다.

바람직하게는 상기 스프링은 단일 밸브 부재의 일부분으로서 형성되고, 상기 밸브 부재는 상기 실린더의 상기 폐쇄 단부에 대해 고정되는 공통 지지 부재를 가지고 있고, 상기 복수의 캔틸레버 리프 스프링은 상기 공통 지지 부재로부터 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 공통 지지 부재는 중심 허브이고, 상기 캔틸레버 리프 스프링은 상기 허브로부터 반경방향으로 뻗어 있다.

바람직하게는 상기 중심 허브 내에 추가적인 캔틸레버 리프 밸브를 포함하고 있다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은 압축 공간을 형성하는 에워싸여진 단부를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있는 압축기에 있어서,

상기 압축 공간으로부터 공통 배출 출구로의 복수의 가스 유동 경로를 포함하고 있고, 상기 복수의 유동 경로는 모두가 동일한 길이를 가지고 있지는 않는 것을 특징으로 하는 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 각각의 상기 가스 유동 경로는 밸브 전체에 걸쳐 존재하는 압력차의 영향하에 개방하는 자체 작동 밸브를 포함하고 있다.

바람직하게는 각각의 상기 유동 경로는 공통 배출구를 구비한 분할형 배출 경로를 포함하고 있고, 각각의 상기 유동 경로는 상기 배출 경로의 일부분을 포함하고 있고, 상기 배출 경로의 상기 일부분은 모두가 동일한 길이를 가지고 있지는 않는 상기 유동 경로 내에 포함되어 있다.

바람직하게는 상기 유동 경로 내에 포함되어 있는 상기 배출 경로의 상기 일부분의 모두가 상이한 길이로 되어 있다.

바람직하게는 상기 분할형 배출 경로는 환형이지만 불완전한 환형이고, 상기 유동 경로는 상기 분할형 배출 경로의 환형부 둘레로 분산 배치된 위치에서 상기 분할형 배출 경로 내로 개방되어 있다.

바람직하게는 상기 공통 출구는 상기 환형부의 한쪽 단부에 있다.

바람직하게는 상기 공통 출구는 상기 환형부의 곡선 내의 방출 경로로 개방되어 있다.

바람직하게는 상기 분할형 배출 경로는 인접한 챔버들 사이의 개구부에 의해 연결된 복수의 챔버를 포함하고 있고, 각각의 상기 유동 경로는 다른 상기 챔버로 개방된다.

바람직하게는 상기 방출 경로 내로 직접 개방되어 있는 중심 유동 경로를 포함하고 있다.

바람직하게는 상기 자체 작동 밸브는 상기 분할형 배출 경로 내로의 상기 유동 경로의 개구부를 폐쇄하도록 작동한다.

바람직하게는 상기 압축 공간은 한 쪽 단부가 밸브 플레이트에 의해 에워싸여지고, 상기 유동 경로는 상기 밸브 플레이트를 통과하고, 상기 유동 경로 개구부들은 상기 밸브 플레이트를 수직으로 관통하는 축선에 대해 공통 반경을 가지도록 상기 밸브 플레이트상에 이격되어 있고, 커버가 상기 밸브 플레이트에 고정되어 중심 축선방향 방출 경로 둘레로 분포된 복수의 축선방향 챔버를 형성하는 내벽을 가지고 있고, 상기 방출 경로를 형성하는 벽과 인접하는 챔버들 사이의 적어도 하나의 벽이 상기 밸브 플레이트와 연결되는 상태로, 상기 챔버 및 방출 경로는 상기 밸브 플레이트를 향해 개방되어 있다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 밸브 플레이트에 고정하기 위한 허브,

상기 허브로부터 이격되어 있는 상기 허브 둘레의 환형부, 및

상기 허브 둘레로 간격을 두고 상기 허브와 상기 환형부 사이에서 뻗어 있는 복수의 스포크를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 평면형 밸브 부재로 이루어진다.

바람직하게는 3개 또는 5개의 상기 스포크를 포함하고 있다.

바람직하게는 각각의 상기 스포크는 사형(蛇形)이고, 상기 허브와 상기 환형부 사이의 반경방향 거리보다 상당히 더 길다.

바람직하게는 3개의 상기 스포크를 포함하고 있고, 각각의 스포크는 허브 단부와 환형부 단부를 가지고 있고, 상기 단부들은 각각의 허브 및 환형부와 거의 수직으로 결합된다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은, 압축 공간을 형성하는 폐쇄된 단부를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있고, 상기 압축 공간으로의 흡입 입구를 포함하여 개량된 압축기에 있어서,

이격된 위치들에서 상기 피스톤 면을 빠져나가는 상기 피스톤을 통한 복수의 경로, 및

상기 피스톤 면의 중심에 고정된 허브를 가지고 있고 통로 배출구를 덮도록 뻗어 있는 평면형 밸브 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 평면형 밸브 부재는 상기 허브 둘레의 환형부 및 상기 허브 둘레로 간격을 두고 상기 허브와 상기 환형부 사이에서 뻗어 있는 복수의 스포크를 가지고 있다.

바람직하게는 상기 환형부는 상기 통로 배출구를 덮고, 상기 환형부의 외측 에지는 상기 실린더 벽으로부터 이격되어 있다.

바람직하게는 상기 밸브 부재의 스포크의 수는 3개로 된 세트와 5개로 된 세트 중에서 선택된다.

바람직하게는 각각의 상기 스포크는 사형이고, 상기 허브와 상기 환형부 사이의 반경방향 거리보다 상당히 더 길다.

바람직하게는 3개의 상기 스포크를 포함하고 있고, 각각의 스포크는 허브 단부와 환형부 단부를 가지고 있고, 상기 단부들은 각각의 허브 및 환형부와 거의 수직으로 결합된다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은,

길다란 압축기, 및

상기 압축기를 둘러싸고 있고, 외면이 길이방향 축선에 대해 횡단방향인 적어도 하나의 큰 환형 중공부를 가지고 있는 길다란 중공형 셸을 포함하고 있고,

상기 길다란 압축기는 상기 중공부를 통과하도록 상기 셸 내부에서 지지되는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 셸은 상기 중공부에 의해 제1 로브와 제2 로브로 분할되고, 상기 중공부는 상기 로브와 연결되는 웨이스트를 형성하고, 상기 웨이스트는 상기 로브보다 더 좁다.

바람직하게는 상기 압축기는 리니어 압축기이고, 상기 리니어 압축기를 둘러싸는 상기 셸 내부에 가스 공간이 있고, 상기 리니어 압축기는 실린더 내에서 왕복운동가능한 피스톤 및 상기 가스 공간으로부터 상기 실린더 내로의 흡입 가스 경로를 가지고 있고, 상기 셸의 상기 제1 로브 내에 상기 셸 가스 공간으로의 흡입 가스 입구가 있고, 상기 셸의 상기 제2 로브를 통해 상기 실린더로부터 상기 셸 바깥으로의 압축 가스 경로가 있다.

또다른 양태에 있어, 본 발명은,

측벽 및 에워싸는 단부를 가지고 있고, 상기 에워싸는 단부를 통해 압축 공간으로의 흡입 가스 경로가 구비되어 있는 피스톤,

상기 피스톤 내의 챔버로서, 상기 흡입 가스 경로가 빠져나가는 챔버, 및

상기 에워싸는 단부 반대쪽의 상기 피스톤의 단부에서 상기 챔버로의 제한된 진입부를 형성하는 제1 배플을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기로 이루어진다.

바람직하게는 상기 챔버 내에 제2 배플을 더 포함하고 있고, 이 제2 배플은 상기 피스톤 측벽 및 상기 에워싸는 단부와 함께 제1 서브-챔버를 형성하고, 상기 제1 배플 및 상기 피스톤 측벽과 함께 제2 챔버를 형성하고, 흡입 입구가 상기 제2 배플을 지나거나 통과한다.

바람직하게는 상기 제1 배플은 상기 피스톤 반대 단부 내에 지지되는 중공형 엔클로저를 포함하고 있고, 상기 흡입 입구는 상기 피스톤 슬리브와 상기 중공형 엔클로저 사이에 환형 유동 경로를 포함하고 있고, 상기 중공형 엔클로저로의 진입부가 상기 환형 유동 경로로의 개구부를 가지고 있다.

바람직하게는 상기 중공형 엔클로저로의 상기 진입부는 공진 튜브를 포함하고 있고, 상기 공진 튜브의 길이 및 면적과 상기 중공형 엔클로저의 내부 체적은 다른 방식으로 나타나는 진동수 성분을 제거하도록 튜닝된 헬름홀츠 공진기를 제공하도록 선택된다.

바람직하게는 상기 압축 공간 내의 상기 피스톤에 고정되는 밸브 부재를 포함하고 있고, 상기 밸브 부재는 유효 가스 압력 및 동력 하에서 자체 작동하고, 상기 제1 배플 및/또는 상기 중공형 엔클로저 둘레의 상기 환형부를 통한 상기 통로는 피스톤이 압축 행정을 막 시작할 때의 압축 맥동을 제공하도록 선택되는 길이와 면적을 가지고 있다.

바람직하게는 피스톤 로드가 상기 피스톤 내로 뻗어 있고, 상기 중공형 엔클로저는 상기 피스톤 로드상에 지지되고, 상기 피스톤 슬리브와는 접촉되지 않고 지지되어, 상기환형 유동 경로가 상기 중공형 엔클로저를 둘러싸고 있다.

바람직하게는 상기 피스톤 로드는 상기 피스톤의 상기 에워싸는 단부에 연결되고, 상기 제1 배플은 상기 피스톤 로드로부터 상기 피스톤 슬리브의 내면까지 뻗어 있고 횡방향 부하를 전달하지만 설정방향에 있어서의 변화를 차단하도록 형성되어 있다.

본 발명은 청구범위에 한정된 본 발명의 범위를 벗아나지 않는 범위에서 많은 변경이 이루어질 수 있다는 것을 당업자는 잘 알 것이다. 여기 설명되는 실시예는 단순히 설명을 위한 것으로, 본 발명은 그것에 한하지 않는다.

본 발명은 다음의 실시예의 설명으로부터 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 WO 02/35093호에 의한 종래기술의 리니어 압축기의 상면에서 본 부분 분해도,

도 2는 압축기 헤드가 없는 상태에서의 도 1의 압축기의 확대 분해도,

도 3은 도 1의 압축기의 압축기 헤드의 분해도,

도 4는 밀폐형 하우징을 포함하고 있는, 도 1의 압축기의 단면도,

도 5A는 본 발명의 일 실시예에 의해 채용되는 유체동압 베어링에 관련한 여러가지 파라미터를 도시한 다이어그램,

도 5B는 본 발명의 일 실시예에 의해 수정된 피스톤 프로파일을 가진, 피스톤 및 실린더 벽의 다이어그램 단면도,

도 6은 도 5B의 발명의 변경된 실시예에 의해 수정된 피스톤 프로파일을 가진, 피스톤 및 실린더 벽의 다이어그램 단면도,

도 7은 도 5B의 발명의 바람직한 실시예를 형성하는 방법을 설명하는, 화학적 가공 욕조의 단면도,

도 8은 피스톤 슬리브상에 O-링 베어링을 포함하고 있는, 또다른 본 발명의 일 실시예에 의한 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부의 단면도,

도 9는 피스톤 슬리브의 내면과 커넥팅 로드 사이에 뻗어 있는 멤브레인을 포함하고 있는, 본 발명의 일 실시예에에 의한 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부의 단면도,

도 10은 가요성 조인트를 포함하고 있는, 본 발명의 일 실시예에 의한 피스 톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부의 단면도,

도 11은 볼 조인트를 포함하고 있는, 본 발명의 일 실시예에 의한 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부의 단면도,

도 12는 피스톤 크라운으로부터 캔틸레버 연장부 상에 O-링 베어링을 포함하고 있는, 본 발명의 일 실시예에 의한 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부의 단면도,

도 13은 또다른 본 발명의 일 실시예에 의한 코일 스프링 지지 구성을 포함하고 있는 하우징에 수납된 압축기의 단면도,

도 14는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 코일 스프링 지지 구성을 설명하고 있는 하우징에 수납된 압축기(하우징의 상반부가 제거된 상태)의 사시도,

도 15는 또다른 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 봉입 밸브 플레이트를 포함하고 있는 피스톤의 크라운 단부 및 실린더의 헤드 단부의 단면도,

도 16은 또다른 본 발명에 의한 피스톤 면을 도시한 도면,

도 17은 또다른 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 밸브식 평면 밸브 부재의 평면도,

도 18은 또다른 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 밸브식 평면 밸브 부재의 평면도,

도 19A는 또다른 본 발명의 일 실시예에 의한 상이한 경로 길이를 가진 다중 배출 경로를 제공하는 실린더 헤드의 단부도,

도 19B는 도 19A의 헤드의 사시도,

도 20은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 다중 배출 포트 및 멀티 밸브식 평면 밸브 부재를 포함하고 있는 밸브 플레이트를 도시한 도면,

도 21은 도 19A의 실시예의 실시로 일어나는 배출 캐버티에서의 압력의 완화를 보여주는 압력 대 시간의 그래프,

도 22는 또다른 본 발명의 일 실시예에 의한 멀티 밸브식 평면 밸브 부재의 평면도,

도 23은 또다른 본 발명에 의한 평면 밸브 부재의 평면도,

도 24는 또다른 본 발명에 의한 평면 밸브 부재의 평면도,

도 25는 도 24의 평면 밸브 부재의 바람직한 변형 모드를 도시한 도면,

도 26은 밸브 부재가 지지면에 직접 고정된 도 24의 밸브 부재에 대한 강성의 증가를 설명하는 강성 대 변형량의 그래프.

도 27은 밸브 부재의 바람직하지 않은 형태로 자주 발생하는 원하지 않는 변형 모드를 도시한 도면,

도 28은 또다른 본 발명의 일 실시예에 의한 하우징에 수납된 압축기의 단면도,

도 29는 또다른 본 발명의 실시예에 의한 하우징에 수납된 압축기의 단면도,

도 30은 또다른 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가스 흡입 경로 및 튜닝된 머플러를 포함하고 있는 피스톤의 단면도,

도 31 및 도 31A 내지 도 31D는 도 30의 여러가지 형태의 피스톤의 효과를 설명하는 도면,

도 32는 과장되게 변위된 모드로 도시된, 또다른 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기 접속 경로의 다이어그램,

도 33은 도 32의 전선의 경로에 따른 위치들에서의 굽힙 모멘트를 설명하고 있는 굽힘 모멘트 다이어그램,

도 34는 도 32의 전기 접속 경로의 바람직한 실시예의 측면도,

도 35는 도 34에 의한 전기 접속을 포함하고 있는 압축기의 사시도,

도 36은 또다른 본 발명에 의하 배출 챔버의 바람직한 실시예의 도면,

도 37은 또다른 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 코일 스프링 지지 구성을 설명하고 있는 하우징에 수납된 압축기(하우징의 상반부가 제거된 상태)의 부분 단면도,

도 38은 굽힘 모멘트를 전달하기 위해 코일 스프링의 단부를 장착하는 방식을 설명하는 단면도.

종래기술의 압축기 예의 일반적인 구성

본원은 리니어 압축기 및 자유 피스톤 장치와 관련하여 개발된 다수의 발명을 포함하고 있다. 각각의 발명은 그에 한하는 것은 아니지만 여기에 설명된 압축기와 종래기술에서 알려진 압축기와 같은 광범위한 압축기 형태에 적용가능하다. 여기 설명되는 모든 개량점들이 모든 유형의 압축기에 적용가능하지는 않을 것이다. 예컨대, 가스 베어링 성능과 관련한 개량점들은 가스 베어링을 이용하는 압축기에 보다 유용할 것이고, 메인 스프링 및 피스톤에 대한 그 연결부와 관련한 개량 점들은 그와 같은 연결 스프링이 결여된 스털링 사이클 압축기에는 사용할 수 없을 것이다.

본원 발명의 실시예의 설명이 일반적으로 선호되는 명세서 부분에 위치되도록 하기 위해, 먼저 WO 02/35093호에 개시된 압축기의 구조 및 형태를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 이는 설명의 편리함을 위한 것으로 본 발명이 그와 같은 구성의 압축기에만 적용가능하다는 것을 나타내는 것이 아니며, 본 발명의 각 개량점은 전반적인 형태의 압축기에 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 이 압축기는, 실린더 보어(1071) 내에서 왕복운동하여 실린더의 헤드 단부의 압축 공간에서 교번으로 유입 및 방출되는 작동유체를 작동시키는 피스톤(1003, 1004)을 포함하고 있다. 실린더에 결합되는 실린더 헤드(1027)는 실린더 보어(1071)의 개방 단부를 봉입하여 압축 공간을 형성하고, 입구 및 출구 밸브(1118, 1119) 그리고 매니폴드를 포함하고 있다. 압축된 작동 가스는 출구 밸브(1119)를 통해 압축 공간을 빠져 나가 배출 매니폴드 내로 들어간다. 배출 매니폴드는 압축된 작동유체를 실린더(1071)를 둘러싸고 있는 냉각 재킷(1029) 내로 안내한다. 배출 튜브(1018)는 냉각 재킷(1029)으로부터 시작되어 밀폐형 케이싱 바깥쪽으로 이어져 있다.

실린더 하우징과 재킷(1029)은 단일의 구성요소(1033)(예컨대 캐스팅)를 형성하도록 일체 형성되어 있다. 재킷(1029)은 실던더(1071)의 왕복 축선과 정렬되고 실린더(1071)를 둘러싸고 있는 하나 이상의 단부 개방 챔버(1032)를 포함하고 있다. 단부 개방 챔버(1032)는 (실린더 헤드 어셈블리(1027))에 의해) 재킷 고간 을 형성하도록 에워싸여져 있다.

리니어 모터는 실린더 캐스팅(1033)에 강체 결합된 한 쌍의 대향 고정자부(1005, 1006)를 포함하고 있다.

실린더(1071) 내에서 왕복운동하는 피스톤(1003, 1004)은 스프링 시스템을 통해 실린더 어셈블리(1027)에 연결된다. 그것은 압축 가스의 추가적인 스프링 작용을 받는 고유 공진 진동수대로 작동한다. 스프링 시스템의 제1 스프링 요소는 메인 스프링(1015)이다. 피스톤(1003, 1004)은 피스톤 로드(1047)를 통해 메인 스프링(1015)에 연결된다. 메인 스프링(1015)은 실린더 캐스팅(1033)으로부터 뻗어 있는 한 쌍의 레그(1041)에 연결된다. 한 쌍의 레그(1041), 고정자부(1005, 1006), 실린더 몰딩(1033) 및 실린더 헤드 어셈블리(1027)은 함께 스프링 시스템의 설명시에 실린더부로 칭해지는 부분을 구성한다.

피스톤 로드(1047)는 피스톤(1003, 1004)을 메인 스프링(1015)에 연결시킨다. 피스톤 로드(1047)는 강체이다. 피스톤 로드는 그것을 따라 이격된 복수의 영구 자석(1002)을 가지고 있고 리니어 모터의 전기자를 형성한다.

피스톤(1003, 1004)과 실린더(1071) 사이의 저마찰 부하를 위해 그리고 특히 임의의 횡방향 부하를 감소시키기 위해, 피스톤 로드(1047)는 메인 스프링(1015)과 피스톤(1003, 1004)의 양자와 탄성적으로 그리고 가요적으로 연결된다. 특히 피스톤 로드(1047)의 메인 스프링 단부(1048)와의 사이에 메인 스프링(1015)상의 오버 몰딩 버튼(1049)과 피스톤 로드(1047) 사이의 용융 플라스틱 연결부의 형태로 탄성 연결부가 제공된다. 다른 쪽 단부에서 피스톤 로드(1047)는 피스톤 슬리브(1004) 내부에 끼워맞춤되어 피스톤을 형성하는 한 쌍의 이격된 원형 플랜지(1003, 1036)를 포함하고 있다. 플랜지(1003, 1036)는 피스톤 로드(1047)의 한 쌍의 힌지 구역(1035, 1037)을 사이사이에 끼워 직렬로 연결되어 있다. 한 쌍의 힌지 구역(1035, 1037)은 서로 직각을 이루는 주 굽힘 축선을 각각 가지도록 형성되어 있다.

피스톤 로드(1047)의 메인 스프링 단부(1048)에서는 메인 스프링(1015)에 대한 연결에 의해 반경방향으로 지지되고 있다. 메인 스프링(1015)은 왕복운동을 제공하지만 임의의 횡방향 운동 즉 실린더 내에서의 피스톤의 왕복운동 방향에 대한 횡방향 운동에 저항하도록 형성되어 있다.

실린더부를 구성하는 어셈블리는 밀폐형 케이싱 내에 강성적으로 장착되지 않는다. 이 어셈블리는 케이싱에 대한 지지 연결부: 배출 튜브(1018), 액체 냉매 주입 라인(1034) 및 후방 지지 스프링(1039)으로부터 떨어져 피스톤의 왕복운동 방향으로 자유롭게 이동한다. 배출 튜브(1018), 액체 냉매 주입 라인(1034) 및 후방 지지 스프링(1039)의 각각은 실린더 내에서의 피스톤의 왕복운동 방향에서의 알려진 특성을 가진 스프링으로 형성된다. 예컨대 튜브(1018, 1034)는 단부 근처에서 밀폐성 케이싱(1030)을 통해 이어지는 스파이럴 도는 헬리컬 스프링으로 형성될 수 있다.

전체 왕복 이동량은 피스톤(1003, 1004)의 이동량과 실린더부의 이동량의 합계이다.

피스톤(1003, 1004)은 공기정압 가스 베어링에 의해 실린더 내에서 반경방향으로 지지된다. 압축기의 실린더부는 관통 보어(1150) 및 보어(1150) 내의 실린더 라이너(1010)를 가진 실린더 캐스팅(1033)을 포함하고 있다. 실린더 라이너(1010)는 피스톤 마모를 감소시키는 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 예컨대 실린더 라이너(1010)는 15% PTFE를 가진 탄소섬유 강화 나일론과 같은 섬유 강화 플라스틱 복합재료(피스톤 로드 및 슬리브로도 바람직함)로 형성될 수 있고, 또는 편상 흑연의 자체 윤활 작용을 가진 주철로 형성될 수 있다. 실린더 라이너(1010)는 외부 실린더 표면(1070)으로부터 내부 보어(1071)까지 뻗어 있는 관통 개구부(1031)를 가지고 있다. 피스톤(1003, 1004)은 내부 보어(1071) 내에서 이동하고, 개구부(1031)는 가스 베어링을 형성한다. 압축 가스는 일련의 가스 베어링 통로에 의해 개구부(1031)에 공급된다. 가스 베어링 통로는 다른쪽 단부에서, 실린더 라이너(1010)의 헤드 단부 근처에서 실린더 라이너(1010) 둘레의 실린더 라이너(1010)와 실린더 보어(1071) 사이에 환형 챔버로서 형성되는 가스 베어링 공급 매니폴드 쪽으로 개방되어 있다. 압축 가스는 작은 공급 통로(1073)를 통해 압축기 헤드의 압축 가스 매니폴드에 의해 가스 베어링 공급 매니폴드로 공급된다.

가스 베어링 통로는 실린더 라이너(1010)의 외벽(1070)의 홈(1080)으로서 형성되어 있다. 이들 홈(1080)은 실린더 보어(1071)의 벽과 함께 조합되어 개구부(1031)로 이어지는 폐쇄 통로를 형성한다.

가스 베어링 홈(1080)은 헬리컬 경로를 따른다. 각각의 경로의 길이는 용이한 제작(기계가공 또는 정밀 성형과 같은 다른 가능한 형태의 방법에 의한)을 위해 선택될 수 있는 통로의 바람직한 단면적에 따라 선정될 수 있다.

각 고정자부(1005, 1006)는 권선부를 가지고 있다. 각 고정자부(1005, 1006)는 중심 폴 둘레로 감겨진 권선부를 가진 "E"자 형상의 적층 스택으로 형성된다. 권선부는 플라스틱 보빈에 의해 적층 스택으로부터 절연된다.

실린더부(1001)는 모두가 서로 강체 연결된 냉각 재킷(1029), 실린더 헤드(1027) 및 리니어 모터 고정자부(1005, 1006)를 구비한 실린더(1071)를 편입하고 있다. 실린더부(1001)는 메인 스프링(1015), 배출 튜브(1018) 및 액체 주입 튜브(1034)를위한 장착점을 편입하고 있다. 실린더부는 또한 메인 스프링(1015)에 대한 실린더부 연결을 위한 장착부를 가지고 있다.

실린더 및 재킷 캐스팅(1033)은 실린더 헤드 반대쪽 단부로부터 뻗어 있는 상부 및 하부 장착 레그(1041)를 가지고 있다. 바람직한 형태가 이후에 설명되는 스프링(1015)은 실린더 캐스팅(1033)과의 연결을 위해 한쪽 단부에 강성 장착 바아(1043)를 포함하고 있다. 한쌍의 횡방향으로 뻗어 있는 러그(1042)가 장착 바아(1043)로부터 뻗어 있다. 실린더 캐스팅(1033)의 상부 및 하부 장착 레그(1041) 각각은 하나씩의 러그(1042)를 위한 장착 슬롯 즉 리베이트(1075)를 포함하고 있다. 러그(1042)가 일단 리베이트(1075)에 구비된 융기부 즉 바브(1078)를 지나면, 러그(1042)는 바브(1078)의 수직면(1079)과 리베이트(1075)의 단부면을 형성하고 있는 수직면(1083) 사이에 붙잡힌다(잠금된다).

각 레그(1041)의 내면(1076)은 리베이트(1075)로부터 뻗어 있는 축선방향 슬롯(1028)을 가지고 있다. 피스톤 커넥팅 로드(1047)상에 외측으로 뻗어 있는 러그(1130)가 작동시에 슬롯(1028) 내에서 왕복운동하게 된다.

클램핑 스프링(1087)이 중심 개구부(1088)를 가지고 있고, 이 개구부(1088) 를 통해 한쌍의 장착 레그(1041)가 끼워진다. 클램핑 스프링(1087)은 각각의 해당 장착 레그(1041)와 함께 후방으로 뻗어 있는 레그(1089)를 가지고 있다. 이들 레그(1089)의 자유 단부(1090)는 장착 레그(1041)의 외측면 리베이트(1084) 내에서 미끄럼운동하고 외측 리베이트(1084)와 내측 리베이트(1075) 사이의 축선방향 개구부(1086)를 통과할 정도로 충분히 작다. 메인 스프링 장착 바아(1043)의 러그(1042)가 장착 레그(1041)의 내측 리베이트(1075) 내에 정치된 상태에서, 이들 자유 단부(1090)는 러그(1042)를 가압하여 러그(1042)를 각각의 바브(1078)의 수직면(1079)에 대해 유지한다. 클램핑 스프링(1087)을 부하가 가해진 상태로 유지하면 러그(1042)에 소정의 예비부하가 제공된다.

클램핑 스프링은 고정자부(1005, 1006)를 장착하는 기능도 수행한다. 클램핑 스프링(1087)은 양 측부(1092)에 각각 고정자부 클램핑 면(1091)을 포함하고 있다.

실린더 캐스팅(1033)은 한쌍의 돌출하는 고정자 지지 블록(1055)을 포함하고 있다.

제위치에 있을 때, 모터의 부품들 사이의 자연적인 인력이 고정자부(1005, 1006)를 서로 잡아당길 것이다. 에어 갭의 폭은 장착 블록(1055)과 클램핑 스프링(1087)의 외측 에지(1040, 1072)에 대한 수직 단차부(1057)의 위치에 의해 유지된다. 추가적으로 스테이터부(1005, 1006)를 각각의 장착 블록(1055)의 수직방향으로(고정자 결합면의 방향으로) 위치시키기 위해, 장착 블록(1055)은 외측 에지에 수직방향으로 "E"자 형상의 적층 스택의 치수와 일치하는 노치(1057)를 포함하고 있다.

고정자부(1005, 1006)는 전원 공급 커넥터(1017)에 전기 접속된다. 전원 공급 커넥터(1017)는 밀폐형 셸(1030)의 개구부(1019)를 통해 끼워맞춤된다.

실린더 캐스팅(1033)의 개방 단부는 압축기 헤드(1027)에 의해 에워싸여진다. 그에 따라 압축기 헤드는 실린더(1071)와 실린더(1071)를 둘러싸고 있는 냉각 재킷 챔버(1032)의 개방 단부를 에워싼다. 전체 형태에 있어서, 실린더 헤드(1027)는 흡입 머플러/흡입 매니폴드(1104)와 함께 4개의 플레이트(1100-1103)로 된 스택을 포함하고 있다.

환형 리베이트(1133)가 플랜지(1135) 면에 구비된다. 외측으로 뻗어 있는 로브(1137, 1138)가 각각 배출 튜브(1018)와 복귀 튜브(1034)를 위한 포트로서 작용한다.

실린더 캐스팅(1033) 내의 3개의 챔버들 사이에 개구부들이 구비된다.

제1 헤드 플레이트(1100)는 환형 리베이트(1133) 내의 실린더 몰딩(1033)의 개방 단부 위에 끼워맞춤된다.

제2 헤드 플레이트(1101)는 제1 플레이트(1100) 위에 끼워맞춤된다. 제2 플레이트(1101)는 제1 플레이트(1100)보다 큰 직경으로 되어 있고, 강, 주철 또는 소결강으로부터 제작될 수 있다. 제2 플레이트(1101)는 제1 플레이트(1100)가 장착되는 리베이트보다 넓다. 제2 플레이트(1101)는 플랜지 면에 장착되어 제1 플레이트(1100)를 리베이트에 대해 압착한다. 제2 플레이트(1101)는 그것의 외주 둘레로 이격되어 볼트의 나사부가 자유롭게 통과할 수 있는 치수로 만들어진 개구부(1139) 를 가지고 있다.

제2 헤드 플레이트(1101)는 개구부(1110)와 일치하는 압축 가스 배출 개구부(1111)를 편입하고 있다. 그것은 또한 제1 플레이트(1100)의 개구부(1115)와 일치하는 또다른 개구부(1117)도 포함하고 있다.

제2 플레이트(1101)의 일부분이 제1 플레이트(1100)의 실린더 개구부(1116)를 에워싼다. 제2 플레이트(1101)의 그 부분을 흡입 포트(1113) 및 배출 포트(1114)가 관통하고 있다. 스프링 강제 입구 밸브(1118)가 제2 플레이트(1101)의 한쪽 면에 고정되어 흡입 포트(1113)를 덮고 있다. 입구 밸브(1118)의 기부는 제1 플레이트(1100)와 제2 플레이트(1101) 사이에 클램핑되고 그것의 위치는 맞춤 핀(1140)에 의해 고정된다. 스프링 강제 배출 밸브(1119)가 제2 플레이트(1101)의 다른쪽 면에 부착되어 배출 개구부(1114)를 덮고 있다. 배출 밸브(1119)의 기부는 제2 플레이트(1101)와 제3 플레이트(1102) 사이에 클램핑되고, 맞춤 핀(1141)에 이해 위치결정된다. 배출 밸브(1119)는 제3 플레이트(1102)의 배출 매니폴드 개구부(1112)와 제4 플레이트(1103)에 형성된 배출 매니폴드(1142) 내에 끼워맞춤되어 작동한다. 입구 밸브(1118)는 실린더 압축 공간 내에 (그것의 기부로부터 먼쪽에서) 장착되어 실린더 압축 공간 내에서 작동한다.

제3 헤드 플레이트(1102)는 제4 플레이트(1103)의 실린더 대향 면(1144) 내의 원형 리베이트(1143) 내에 끼워맞춤된다. 제3 플레이트(1102)는 비교적 가연성이 있고 개스킷으로서 기능하며 제4 플레이트(1103)와 제2 플레이트(1101) 사이에서 압착된다.

가스 필터(1120)가 리베이트(1145)로부터 압축 냉매를 받아들여 제1 및 제2 플레이트의 구멍(1146, 1147)을 통해 가스 베어링 공급 통로(1073)로 공급한다.

제3 플레이트(1102)를 관통한 흡입 개구부(1095)는 제2 플레이트(1101)의 흡입 포트(1113) 및 제4 플레이트(1103)를 관통한 흡입 포트(1096)와 일치한다. 제4 플레이트(1103)의 면(1098) 내의 테이퍼진 즉 절추원추형 흡입구(1097)가 흡입 포트(1096)에 이어져 있다. 흡입 포트(1096)는 흡입 머플러(1104)에 의해 에워싸여진다. 흡입 머플러(1104)는 에워싸여진 흡입 매니폴드 공간으로부터 뻗어 나와 실린더 몰딩(1033) 반대 방향으로 개구된 냉매 흡입 통로(1093)를 포함하고 있다. 압축기가 밀폐형 하우징 내에 위치된 상태에서, 밀폐형 하우징을 통해 뻗어 있는 흡입 튜브(1012)의 내부 돌출부(1109)가 여유있는 간극을 가지고서 흡입 통로(1093) 내로 뻗어 있게 된다.

액체 냉매는 냉동 시스템의 응축기의 출구로부터 실린더를 둘러싸고 있는 냉각 재킷 챔버(1032) 내로 직접 공급된다. 새롭게 배출되는 압축 냉매는 배출 튜브(1018)를 통해 압축기를 떠나기 전에 챔버 내로 들어간다. 챔버(1032) 내에서 액체 냉매는 압축 가스, 실린더 캐스팅(1033)의 둘레 벽 및 실린더 헤드(1027)로부터 다량의 열을 흡수하면서 증기화된다.

액체 냉매를 냉각 재킷 내로 유입시키기 위해 패시브 구성이 이용된다. 작은 저압 영역이 출구에 인접하여 액체 복귀 라인(1034)으로부터 재킷 공간 내로 만들어진다. 상기한 이 저압 영역은 재킷 내로의 압축 가스의 유동에 의해 제1 헤드 플레이트(1100)의 압축 가스 개구부(1110)를 통하여 생긴다. 작은 관성 펌핑 작용 이 액체 냉매 복귀 파이프(1034)의 길이방향 왕복운동에 의해 생성된다.

메인 스프링은 별도의 연마가공을 필요로 하지 않는, 매우 높은 피로 강도를 가진 원형 단면의 뮤직 와이어로 형성된다.

메인 스프링은 이중 나선으로 꼬여진 연속 루프의 형태를 취하고 있다.

스프링(1015)을 형성하는 와이어는 그 전체 길이중의 자유 단부를, 압축기 부분 중의 한 부분에 장착되는 러그(1042)를 가진 장착 바아(1043) 내에 고정시키고 있다. 스프링(1015)은 피스톤부에 장착되는 장착 지점(1062)도 가지고 있다.

리니어 압축기는 흡입 튜브(1012)를 통해 저압의 증기화된 냉매를 받아들여 배출 스터브(1013)를 통해 고압의 압축 냉매를 방출한다. 냉동 시스템에 있어서, 배출 스터브(1013)는 일반적으로 응축기에 연결된다. 흡입 튜브(1012)는 하나 이상의 증발기로부터 증기화된 냉매를 받아들이도록 연결되어 있다. 액체 냉매 공급 스터브(1014)는 상술한 바와 같이 압축기를 냉각시키는 데 사용하기 위해 응축된 냉매를 응축기로부터(또는 어큐물레이터로부터 또는 응축기 이후의 냉매 라인으로부터) 받아들인다. 밀폐형 케이싱을 통해 뻗어 있는 프로세스 튜브(1016)도 냉도 시스템을 공동화하고 선정된 냉매를 충전시키는 데 사용하기 위해 포함되어 있다.

본 발명의 실시예의 설명

가스 베어링은 리니어 압축기가 생성하는 얼마간의 고압 가스를 이용한다. 결론적으로 베어링으로의 유량을 최소화시키는 것이 유익하다. 하지만, 베어링 포트에 의해 발생되는 힘(포트 힘)은 대략 그것을 통해 유동하는 가스의 양에 비례한다. 포트 힘은 또한 리니어 압축기의 헤드 단부 근처에서 상당히 변하는 하류 압 력에 의해 영향을 받는다.

가스 베어링의 또다른 특성은 비교적 느린 응답 시간을 가져 가해지는 힘의 변화를 조정하는 데 1초 또는 2초가 걸릴 수 있다는 점이다. 이는 압축기의 50 내지 200 스트로크에 상당하는 것으로, 때때로 특히 흡입 행정의 초기에 피스톤/실린더 접촉을 가질 가능성이 있다.

본 발명에 의해 이들 문제점은 피스톤의 운동을 베어링 힘으로 변환시키는 유체동압 (슬리퍼) 베어링을 편입시킴으로써 해소된다. 이 베어링의 형태는 신속한 응답을 가지고 가스 베어링 힘을 증강시키게 되는 힘을 제공할 수 있다.

2차원 슬리퍼 베어링이 도 5A에 보여지고 있으며, 여기서 웨지형 유체가 속도(U)에 직각인 베어링 힘(F)을 발생시키고 있다. 이 힘은 다음의 식으로부터로부터 근사화될 수 있다.

여기서, Pt는 슬리퍼 베어링에 의해 생성되는 횡단방향 압력이고, μ는 유체의 점성 계수이고, U는 이동부의 속도이고, L은 테이퍼(경사부)의 길이이고, b₁은 테이퍼의 선단부에서의 간극이고, b₂는 테이퍼의 후단부에서의 간극이고, w는 베어링의 폭(즉 도 5A의 평면에 수직인 방향으로의 베어링의 폭)이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 웨지 형상은 도 5B에 도시된 바와 같 이 피스톤(5000)의 단부(5008)를 테이퍼지게 함으로써 형성된다. 그러면, 피스톤이 실린더(5004)의 중심선(5002)로부터 (거리(e)만큼) 오프셋되지 않는다면, 한쪽의 힘이 다른 쪽의 힘에 의해 균형잡힌다. 오프셋이 있으면, 베어링(5006)에 이해 생성되는 센터링 힘(centering force; Fp)이 다음의 근사식으로부터 구해진다.

여기서, b₁은 오프셋으로 인한 더 큰 간극 측에서의 베어링(5006)의 선단 에지에서의 간극이고, b₂는 b₁과 동일 측에서의 통상의 피스톤 대 실린더 벽 간극이고, b₃는 오프셋으로 인한 가장 작은 간극 측에서의 베어링(5006)의 선단 에지에서의 간극이고, b₄는 b₃와 동일 측에서의 통상의 피스톤 대 실린더 벽 간극이고, D는 실린더 직경이고, d는 표준 피스톤 직경이고, e는 실린더 축선(5002)로부터이 피스톤 축선(5010)의 오프셋이고, Pt는 증가된 간극 측에서 베어링에 의해 생성되는 압 력이고, Pb는 감소된 간극 측에서 베어링에 의해 생성되는 압력이고, μ는 유체의 점성 계수이고, U는 실린더에 대한 피스톤의 이동 속도이고, L은 베어링의 축선방향 길이이고, a는 테이퍼 또는 단차부의 반경방향 깊이이다.

이 방법은 압축 행정시 감소된 압력차로 인해 가스 베어링이 덜 효과적인 피스톤의 헤드 단부에서 특히 효과적이다.

단차부 또는 테이퍼는 가스 베어링이 아직 효과적으로 작동하도록 충분히 공급되지 않을 때의 기동시에 "사이클 내에서" 피스톤/실린더 접촉을 방지할 수 있다. 베어링에 의한 상승력은 피스톤이 이동하자마자 생성된다.

식 (1)로부터 웨지 높이(a)가 간극(b₁)과 같을 때 슬리퍼 베어링으로부터 발생하는 최적의 힘이 유도될 수 있다. 여기 설명되는 유형의 리니어 냉동 압축기는 3 미크론과 8 미크론 사이의 반경방향 간극을 가질 때 가장 잘 작동하므로, 이와 관련하여 약 5 미크론의 테이퍼를 부여한다. 도면은 실제의 크기가 아니며, 단차부 또는 테이퍼와 간극의 상대적인 치수는 크게 과장되어 있다.

이런 깊이의 테이퍼는 종래의 기계장치를 사용하여서는 피스톤 축선과 동심적으로 가공하기가 어렵다. 테이퍼가 단차부(예컨대 도 6에서 6002)로 전환되면 기계가공이 더 쉽다. 슬리퍼 베어링 효과는 테이퍼가 단차부로 전환되더라도 여전히 확실하다.

도한 도 6에 도시된 바와 같이, 테이퍼 또는 단차부(6002)는 피스톤의 헤드 단부에 더하여 또는 피스톤의 헤드 단부 대신에 피스톤의 후방 단부에 제공될 수 있다. 이런 배치는, 이들 위치에서의 분포 압력의 차이로 인해 피스톤의 헤드 단부에 베어링을 배치하는 것과 비교하여 그렇게 크게 효과적이지는 않을 것으로 생각된다. 하지만 피스톤의 후미 단부에 위치된 테이퍼가 압축 체적이나 가스 베어링의 작동에 영향을 미치지는 않으므로, 그러한 상승으로부터 생기는 임의의 양의 수득은 유익할 수 있다.

단차부가 화학적 가공에 의해 형성된다면, 단차부 표면이 피스톤의 나머지 부분과 동심적으로 유지될 수 있다는 것을 발견하였다. 화학적 가공은 피스톤 표면을 서서히 부식시켜 제거하도록 피스톤 단부를 전해액 속에 침지시키는 것을 포함한다. 부식은 예컨대 고농축 HCL과 같은 산 등의 전해액을 제공함으로써 또는 전기화학적 부식을 제공으로써 성취될 수 있다. 전기화학적 부식의 경우, 부식 작용이 피스톤 둘레에서 균일하게 일어나는 것이 중요하다. 이는 전해액 내에 침지된 피스톤에 피스톤과 동축인 원형 또는 환형의 양극(산화전극)을 제공함으로써 용이하게 이루어질 수 있다.

도 7을 참조하면, 피스톤(7004)이 전해액(7002)의 풀내에 침지되는 하나의 가능한 실시예가 도시되어 있다. 전해액 풀은 욕조(7000) 내에 담겨져 있다. 전압91010)이 피스톤(7004)과 욕조(7000) 사이에 인가된다. 피스톤(7004)은 그에 따라 음극이 되고 욕조(7000)는 양극이 되고, 피스톤의 표면이 서서히 부식된다.

본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 피스톤의 외표면은 경질 크롬 도금을 구비하고 있다. 화학적 가공은 전적으로 코팅 즉 도금 층 내부에서 일어난다. 예컨대, 코팅 즉 도금 층은 50㎛ 두께 정도로 되어 있다면, 한편 부식의 최대 깊이는 대략 5㎛가 되게 된다.

바람직한 실시예에 있어서는, 피스톤이 대략 25mm의 피스톤 직경과 대략 50mm의 피스톤 길이를 가질 경우, 피스톤의 헤드 단부에서의 피스톤의 원통형 표면상에 10mm 길이의 단차부를 상정한다. 단차부가 도 6에 도시된 단차부(6002)와 같이 다른쪽 단부에도 구비될 수 있다.

본 발명의 또다른 양태에 따라 화학적 가공을사용하여 점진적으로 변하는 깊이를 가진 테이퍼를 생성하는 것이 가능하다. 구체적으로, 도 7을 참조하면, 피스톤(7004)의 단부는 생성하려는 테이퍼의 길이에 상당하는 깊이로 전해액에 침지된다. 피스톤은 욕조로부터 서서히 후퇴가능하도록 지지되어 있다. 예컨대 와이어(7006)가 서서히 회전하는 스핀들(7008)상에 감겨 욕조로부터 피스톤을 상승시킬 수 있다. 피스톤은 점진적으로 후퇴되어, 테이퍼 길이에 따른 위치에 따라 용액 속에 침지되어 있는 시간의 길이가 (바람직하게는 선형적으로) 변하여, 피스톤 단부에 해당하는 테이퍼 부분은 전체 테이퍼 깊이(가장 깊은 깊이)를 생성하는시간 동안 침지되게 되는 반면, 테이퍼의 말단부(테이퍼 중 피스톤 단부로부터 먼쪽)는 잠시동안만 침지되어 있게 된다. 침지 방식은 변경될 수 있다. 에컨대, 피스톤 단부가 점진적으로 침지되어 들어가거나 전해액 속에서 서서히 왕복운동될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 압축기 구성은 스프링과 피스톤 사이의 커넥팅 로드상에 자석을 가진다. 이 작업을 가장 효과적으로 하기 위해, 커넥팅 로드는 강성의 로드이어야만 하고, 축선방향 이동 라인과 각을 형성하도록 회전 할 수 있어 피스톤이 피스톤 로드의 오정렬과 상관 없이 축선방향으로 정렬될 수 있도록 한쪽 단부 또는 양 단부에서 유연하게 장착되어져야만 한다는 것을 발견하였다. 이는 피스톤 로드상에 전기자를 가지지 않는 압축기에 유익할 것으로 보인다.

또다른 본 발명은 횡방향 부하가 피스톤 단부로부터 먼 쪽에서 피스톤에 가해지도록 피스톤에 가해지는 부하가 배열되는 피스톤 대 피스톤 로드의 연결부이다. 축선방향 부하는 피스톤 크라운에 직접적으로 전달된다. 이 연결부는 피스톤과 피스톤 로드 사이에 피스톤 왕복 축선의 횡단방향의 그리고 피스톤 왕복 축선 둘레로 균일한 회전 유연성을 제공한다. 이것은 실린더 내에서의 피스톤의 경사운동을 조장하지 않아 가스 베어링 도는 다른 윤활 물질이 보다 효과적으로 작용하게 해주는 장점을 가진다.

도 8은 횡방향 부하가 피스톤 단부로부터 먼 쪽에서 피스톤에 가해지도록 하는, 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부를 제공하기 위한 하나의 구성을 도시하고 있다.

피스톤(8002)은 원통형 벽(8006)을 가지고 있고, 한쪽 단부에서 크라운(8009)에 의해 에워싸여져 있다. 유연성 로드(8001)의 한쪽 단부가 피스톤(8002)의 크라운(8009)에 고정되어 있다. 유연성 로드(8001)의 다른쪽 단부는 피스톤 로드(8000)에 고정된다. 유연성 로드는 축선방향으로는 경성이지만 횡방향으로는 유연하다. 그것은 예컨대 좁은 게이지 길이의 고강도 강제 뮤직 와이어로 만들어질 수 있다. 지지부(8004)가 피스톤 로드(8000)의 선단면으로부터 뻗어 있다. 지지 부(8004)는 바람직하게는 기립 원통형부의 형태를 취하고 있다. 디스크(8005)가 환형 플랜지로서 기립 원통형부(8004)의 개방 단부로부터 뻗어 있다. 디스크(8005)는 피스톤의 원통형 벽(8006)의 내면에 인접하도록 뻗어 있다. 베어링이 디스크(8005)의 외측 에지와 원통형 벽(8006)의 내면 사이에 제공된다. 베어링은 피스톤(8002)과 피스톤 로드(8000) 사이에 발생하게 될 배향방향에 있어서의 경미한 변화를 수용하면서 횡방향 힘을 전달해야 한다. 바람직한 형태에 있어서, 베어링은 원통형 측벽(8006)의 내면과 디스크(8005)의 외측 에지 사이에 개재되는 베어링 재료를 포함하고 있다. 바람직하게는, 이것은 디스크(8005)의 외향 환형 채널(8008) 내에 배치되는 O-링의 형태로 되어 있다. O-링은 90A 쇼어 경도 니트릴 고무 또는 언필드 PTFE 폴리머 등의 건식 베어링 재료와 같은 탄성중합체 재료를 포함할 수 있다. 탄성중합체 재료는 O-링 재료의 가요성을 통해 경미한 이동을 수용한다. 건식 베어링 재료는 베어링 재료의 표면과 피스톤 측벽(8006) 사이의 저마찰 미끄럼 작용에 의해 상대 이동을 수용하게 된다. 탄성중합체 재료는 끼워맞춤시에 약간의 변형에 순응하여 강성의 건식 베어링 재료보다 설치하기가 용이하다는 장점을 가진다. 하지만 건식 베어링 재료는 피스톤에 보다 큰 강성의 하중 전달을 제공한다.

도 12는 횡방향 부하가 피스톤 단부로부터 먼 쪽의 부하 라인(12020)에 가해지도록 하는, 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부를 제공하기 위한 하나의 구성을 도시하고 있으며, 이 구성은 크라운으로부터의 캔틸레버상에 지지되는 O-링을 포함하고 있다.

도 12에서, 피스톤(12002)은 원통형 벽(12006)을 가지고 있고, 한쪽 단부에서 크라운(12009)에 의해 에워싸여져 있다. 유연성 로드(12001)의 한쪽 단부가 크라운(12009)에 고정되어 있다. 유연성 로드(12001)의 다른쪽 단부는 피스톤 로드(12000)에 고정된다. 지지부(12004)가 피스톤 로드(12000)의 선단부로부터 뻗어 있다. 지지부(12004)는 기립 원통형부의 형태를 취할 수 있다. 캔틸레버(12010)가 피스톤 크라운(12009)의 내면으로부터 뻗어 있다. 캔틸레버(12010)는 기립 원통형부의 형태를 취할 수 있다. 캔틸레버(12010)의 말단부(12015)는 지지부(12004)의 단부(12012)와 가요성 있게 커플링된다. 이 가요성 커플링은 횡방향 힘을 캔틸레버(12010)의 단부(12015)에 전달하지만 피스톤과 피스톤 로드의 상대 정렬에 있어서의 변화를 허용하도록 이루어진다. 바람직한 구성으로 캔틸레버(12010)의 외향 환형 홈(12011)에 배치되는 O-링을 포함한다. O-링은 지지부 부재(12004)의 단부(12012)의 내향 면에 지지된다. O-링은 바람직하게는 니트릴 고무 또는 Du Pont사로부터 입수할 수 있는 Viton™ A 또는 Viton™ B 등의 플루오르 탄성중합체와 같은 비교적 연성의 탄성 재료로 형성된다. 내향 면은 바람직하게는 O-링의 외경과 잘 맞는 직경을 가진 구형 형태를 가지고 있다. 이 실시예에서의 또다른 변화는 캔틸레버의 단부가 지지부의 단부를 둘러싸도록 조인트 구성을 역전시키고 있다는 것을 포함한다.

도 9는 횡방향 부하가 피스톤 단부로부터 먼 쪽에서 부하 라인(9020)에 가해지도록 하는, 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부를 제공하기 위한 또다른 구성을 도시하고 있다.

도 9의 구성은 도 8의 구성의 변형이다. 피스톤(9002)은 원통형 벽(9006)을 가지고 있고, 한쪽 단부에서 크라운(9009)에 의해 에워싸여져 있다. 유연성 로드(9001)의 한쪽 단부가 크라운(9009)에 고정되어 있고 다른쪽 단부는 피스톤 로드(9000)에 고정된다. 지지부(9004)가 피스톤 로드(9000)의 선단부로부터 뻗어 있다. 지지부(9004)는 바람직하게는 기립 원통형부의 형태를 취하고 있다. 얇은 멤브레인(9003)이 지지부(9004)의 외면(9012)로부터 원통형 벽(9006)의 내면(9010)까지 뻗어 있다. 멤브레인은 바람직하게는 중심에 구멍을 가진 얇은 금속 디스크로 되어 있다. 지지부(9004)는 디스크의 중심의 구멍을 통해 침투한다. 디스크의 외측 에지는 원통형 벽의 내면(9010)에 연결되어 있다. 바람직하게는 디스크는 지지부(9004)와의 내측 환형 맞물림부와 원통형 벽(9006)의 내면과의 외측 환형 맞물림부를 포함하고 있다. 바람직하게는 각각의 맞물림부는 각각의 표면에 억지 끼워맞춤된다. 멤브레인은 횡방향 부하를 부하 라인(9020)에서 원통형 벽(9006)에 효과적으로 전달한다. 부하 전달은 디스크의 한쪽을 통한 압축과 디스크의 다른쪽을 통한 인장의 조합으로 이루어지며, 멤브레인이 디스크의 압축측에서 임의의 좌굴 경향을 나타내면 인장이 취해진다. 멤브레인의 얇은 두께는 면을 벗어나는 변형을 가능하게 해주어 피스톤과 피스톤 로드의 상대 지지에 있어서의 변화를 허용한다.

도 10은 횡방향 부하가 피스톤 단부로부터 먼 쪽의 부하 라인(10020)에 가해지도록 하는, 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부를 제공하기 위한 하나의 구성을 도시하고 있다. 이 구성은 "앵클(ankle)" 조인트를 포함하고 있다.

도 10의 구성에 있어서, 피스톤(10002)은 원통형 벽(10006)을 가지고 있고, 크라운(12009)에 의해 에워싸여져 있다. 캔틸레버(10001)가 크라운(10009)로부터 뻗어 있다. 지지부(10004)가 피스톤 로드(10000)의 선단부로부터 뻗어 있다. 탄성중합체 블록(10007)가 캔틸레버(10001)와 지지부(10004)에 연결되어 있다. 탄성중합체 블록(10007)은 바람직하게는 접착제 접합에 의해 캔틸레버와 지지부 각각에 결합된다. 탄성중합체 블록의 변형은 피스톤과 피스톤 로드의 상대 지지에 있어서의 변화를 허용한다. 하지만 그것은 또한 피스톤과 피스톤 로드 사이의 결합의 축성방향 강성을 감소시키기도 하며, 이는 여기 설명되는 다른 실시예들보다 바람직하지 못한 점이다. 탄성중합체 블록은 예컨대 Du Pont사로부터 입수할 수 있는 Viton™ A 또는 Viton™ B 등의 플루오르 탄성중합체와 같은 재료로 형성될 수 있다. 탄성중합체 블록의 대안으로서, 또다른 탄성 연결부가 캔틸레버와 지지부 사이에 연결될 수 있다. 예컨대, 짧은 길이의 소직경의 스프링 강 와이어가 캔틸레버와 지지부 각각의 한쪽 단부에 고정될 수 있다. 와이어는 예컨대 틸레버와 지지부의 얕은 구멍 내로 접합시키거나 와이어의 단부 위에 캔틸레버와 지지부중 하나를 몰딩성형함으로써 고정될 수 있다.

도 11은 횡방향 부하가 피스톤 단부로부터 먼 쪽의 부하 라인(11020)에 가해지도록 하는, 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유연성 연결부를 제공하기 위한 하나의 구성을 도시하고 있다. 이 구성은 "힙(hip)" 조인트를 포함하고 있다.

도 11의 구성에 있어서, 피스톤(11002)은 원통형 벽을 가지고 있고, 크라운(11009)에 의해 에워싸여져 있다. 캔틸레버(11001)가 크라운(11009)의 내면으로부터 뻗어 있다. 지지부(11004)가 피스톤 로드(11000)의 선단부로부터 뻗어 있다. 볼-소켓 조인트가 캔틸레버(11001)와 지지부(11004) 사이에 제공된다. 볼-소켓 연결은 피스톤과 피스톤 로드의 상대 지지에 있어서의 변화를 허용한다. 볼-소켓 조인트를 통해 인가되는 횡방향 부하는 볼 조인트와 일치하는 길이방향 위치에서 피스톤(11002)상에 효과적인 부하 라인(11020)을 가진다. 도시된 실시예에서, 볼(11008)은 캔틸레버(11001)의 단부에 제공된다. 대응하는 소켓이 지지부(11004)의 단부에 제공된다. 소켓(11007)은 바람직하게는 PTFE와 같은 적합한 저마찰 베어링 재료로 된 부싱(11006) 내에 제공된다.

리니어 압축기에 있어 피스톤의 단부상에 흡입 밸브를 배치시키면 유익하다. 이는 피스톤이 거전 핀(gudgeon pin)에 의해 단절됨이 없이 전체적으로 중공형으로 되어 있을 때 성취될 수 있다. 상술한 바와 같이 다수의 종래기술의 리니어 압축기 설계에서 피스톤을 통해 흡입 밸브를 포함시키고 있다.

종래의 흡입 밸브를 개방시키려 할 때 흡입 밸브에 작용되는 힘은 단지 밸브에 걸친 압력차로 인한 힘뿐이다. 이 힘(10kPa보다 작은 힘)은 뉴턴의 법칙에 따라 밸브를 가속시킨다. 이 가속 힘은 결국 일반적으로 선형적인 스프링 힘의 증가에 의해 밸브 변위와 균형을 이루게되어, 밸브를 통한 유동이 정지되고 압력차가 0으로 떨어질 때가지 밸브는 개방된 채로 남게 된다. 밸브는 그에 따라 스프링 힘으로 인해 그것의 시트쪽으로 가속된다.

흡입 밸브가 이동 피스톤의 면상에 있을 때에는, 상기 분석은 "기준 프레임"의 가속이 존재하기 때문에 더욱 복잡해진다. 이는 압력차로 인한 힘(압력차 힘)이 피스톤의 가속에 의한 밸브상의 관성력에 의해 보조를 받거나 저항을 받는다는 것을 의미한다.

최대 용량보다 작은 용량으로 작동하는 리니어 압축기에 있어서는, 관성력이 압력차 힘에 저항할 때 흡입 밸브가 개폐된다.(이는 상사점(TDC)에서 큰 간극 체적이 존재하고, 이 간극 체적 내에 갇힌 고압 가스가 흡입 가스 압력에 도달하기 전에, TDC로부터 먼쪽으로의 상당한 피스톤 이동이 소요되기 때문이다. 이 이동은 피스톤이 이동을 멈추고 하사점(BDC)에서 방향전환하기 전에 감속하기 시작하는 위치로 피스톤을 이동시킨다.) 따라서, 모든 밸브 개방 시간동안에는 관성력이 밸브가 개방되는 양을 제한한다.

본 발명에 따라 피스톤은 크라운을 통한 복수의 입구 포트를 가지고 있다.

도 15를 참조하면, 피스톤이 피스톤 슬리브(15002)와 피스톤 크라운(15004)을 포함하고 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 피스톤 크라운(15004)은 피스톤과 일체로 될 수 있고(예컨대 슬리브 및 크라운은 중실의 빌렛 도는 주물로부터 기계가공될 수 있다), 또는 피스톤 크라운은 슬리브와 별개로 형성되어 제 위치로 용접되거나 접합될 수 있다. 예컨대, 크라운은 빌렛으로부터 기계가공되고, 슬리브는 무이음매의 강관으로부터 절단되어, 그 후에 이 두 구성요소가 함께 퓨즈 용접될 수 있다. 피스톤 크라운은 복수의 입구 포트(15006)를 포함하고 있다. 도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 복수의 입구 포트(15006)는 피스톤 크라운의 외주 근처에서 환형 배열로 분포되어 있다. 일련의 스포크(16002)가 포트(15006)들을 분할하고 크라운의 허브(16004)를 크라운의 외주(16008)에 연결하고 있다. 이것이 바람직한 실시예이지만, 이는 그것의 제작 과정에 있어 상당한 변화 를 겪게 될 수 있을 것이다. 예컨대 스포크가 피스톤 슬리브에 직접 연결될 수 있을 것이다. 바람직하게는 모든 포트(15006)를 덮기 위해 단일의 평면형 밸브 부재가 제공된다. 단일의 평면형 밸브 부재는 또다른 본 발명과 관련하여 설명되는 일 실시예에 따르는 것이 될 수 있다. 평면형 밸브 부재(15008)는 피스톤 크라운의 허브부(16004)의 중심에 고정될 수 있다. 에컨대, 리벳(15010)이 평면형 밸브 부재(15008)와 피스톤 크라운의 중심 구멍(16010)을 통해 고정될 수 있다. 밸브 부재의 허브는 크라운에 견고하게 결합될 수도 있고, 또는 허브가 크라운에 대해 접근 및 분리 이동하는 것을 허용하는 연결을 가질 수도 있다.

복수의 입구 포트는 본 출원인이 문제시하고 있는 비슷한 용량(15cc보다 작은 용량)의 종래기술의 압축기의 구성과 비교하여 포크 개구 면적에 있어서 큰 증가를 제공한다. 본원 발명자들은 밸브 개구 면적을 이전에 고려되었던 것들을 넘어 근본적으로 자유 유동을 제공할 정도로 충분히 증가시키는 것을 고려하였고, 사실상 성능에 있어서 상당한 개선을 제공하였다. 본원 발명자들은 이는 크랭크 구동식 압축기에 있어서의 단순 조화운동에 가까운 운동과 매우 다른 자유 피스톤 리니어 압축기에 있어서의 주된 운동 덕분이라고 생각하고 있다.

또다른 본 발명에 의해, 피스톤을 통한 복수의 입구 포트를 가진 그와 같은 구성에 있어서, 헤드는 흡입 가스의 경로를 실린더 헤드를 통하도록 할 필요가 없다. 본 발명에 있어서, 헤드 밸브 플레이트는 입구 밸브 및 매니폴드에 필요하지 않는 공간을 활용하여 복수의 배출 포트를 가지고 있다.

도 15를 참조하면, 실린더는 바람직하게 한쪽 단부가 밸브 플레이트(15014) 로 폐쇄된 원통형 벽(15012)에 의해 형성되어 있다. 개스킷(15016)이 밸브 플레이트(15014)와 실린더 벽(15012)의 단부 사이에 개재되어 있다. 추가로 설명되는 바와 같이, 개스킷(15016)상에서는 바람직하게 단열재로 되어 있다. 현재 설명하고 있는 발명이 하나의 바람직한 실시예에 의해, 밸브 플레이트(15014)는 복수의 배출 포트(15018)를 포함하고 있다. 바람직하게는, 상당히 많은 수의 배출 포트가 제공되고, 이 실시예에서는 적어도 4개 바람직하게는 6개 또는 7개의 배출 포트가 제공된다. 배출 포트(15018)를 폐쇄하기 위해 밸브가 제공된다. 바람직하게는 밸브는 캔틸레버 평면형 스프링 밸브로 이루어지고, 가장 바람직하게는 단일 평면형 밸브 부재(15020)의 일부분으로 이루어지는 것이다. 평면형 밸브의 바람직한 형태는 다른 발명과 관련하여 아래에 설명된다. 평면형 밸브 부재는 밸브 플레이트(15014)의 중앙에 고정될 수 있다.

또다른 본 발명에 의해, 폐쇄는 각각의 배출 밸브를 대신하여 다중 밸브 장치의 각 밸브의 고유 진동수를 약간 변경시킴으로써 다르게 이루어진다. 이것은 폐쇄 시간이 동시적이지 않기 때문에 배출 맥동을 완화시키고 보다 적은 노이즈를 유도한다. 각 밸브의 고유 진동수를 변화시키는 것은 밸브의 구조에 의존하는 여러가지 방식으로 성취될 수 있다. 캔틸레버 리프 스프링 밸브의 경우 고유 진동수는 질량 및 강성 분포, 밸브가 밸브 플레이트에 고정되는 방식, 그리고 밸브 배후에 제공되게 되는 밸브 스톱의 존재여부 및 형태에 좌우될 것이다. 완전 평면형 밸브에 있어서는, 고유 진동수는 다양한 밸브의 헤드 치수를 선택하는 것에 따라 변화될 수 있고, 헤드 치수가 크면 클수록 질량이 커지고 응답이 느려진다. 선택 적으로, 또는 추가적으로, 밸브의 스프링부의 폭이 밸브들 사이에서 변화될 수 있고, 스프링부의 폭이 좁으면 좁을수록 강성이 낮아지고 응답이 느려진다. 선택적으로, 또는 추가적으로, 평면형 밸브 부재는 밸브의 캔틸레버 길이가 변하는 방식으로 밸브 플레이트에 클램핑될 수 있고, 캔틸레버의 길이가 짧으면 짧을수록 신속한 응답을 제공한다. 질량 및 강성은 또한 예컨대 재료 절삭 또는 재료 추가와 같은 다른 변화에 영향을 받을 수도 있다. 또한 밸브 백스톱이 밸브가 개방될 때 각 밸브의 유효 밸브 강성을 변경시키도록 형성되어 제공될 수 있다. 예컨대 백스톱은 밸브 스프링부의 기부 영역에 대한 조기 멈춤 접촉을 제공하여, 밸브가 개방될 때 스피링부를 단축시킬 수 있다. 이것은, 단독으로 또는 밸브 설계의 다른 양태와 조합으로, 각각의 밸브에 약간 다른 폐쇄 응답을 주도록 적용될 수 있다.

도 17을 참조하면, 환형 허브(17004)와 허브(17004)로부터 뻗어 있는 6개의 반경방향 스프링부(17006)를 포함하고 있는 6 포트 평면형 배출 밸브(17002)가 도시되어 있다. 밸브 헤드(17008)가 각 스프링부(17006)의 말단부로부터 뻗어 있다. 이 밸브 부재의 모든 밸브가 균일한 작동 조건(시트, 클램핑 및 백스톱과 관련하여)을 가지게 된다면, 밸브들은 동시에 폐쇄할 것이다. 하지만 응답은 밸브 시팅(밸브 시트에 밸브가 안착되는 동작), 밸브 클램핑 또는 백스톱를 변화시킴으로써 변경될 수 있다.

변하는 밸브 응답을 제공하는 도 17의 밸브와 유사한 밸브의 한 예가 도 20에 도시되어 있다. 밸브 부재(20002)는 반경방향 바깥쪽으로 뻗어 있는 복수의 밸브와 환형부 중심에 위치된 추가적인 밸브를 구비한 환형 허브(20004)를 포함하고 있다. 한 어레이의 스프링부(20006)가 환형 허브(20004)로부터 바깥쪽으로 뻗어 있고, 각각의 스프링부는 각각의 말단부에 밸브 헤드(20008)를 구비하고 있다. 하나의 스프링부(20010)가 환형 허브(20004)로부터 안쪽으로 뻗어 있으면서, 그것의 말단부에 또다른 밸브 헤드(20012)를 가지고 있다. 평면형 밸브 부재는 밸브 플레이트상에 위치되어 도시되어 있다. 점선은 밸브 부재를 밸브 플레이트에 클램핑하고 변하는 폐쇄 시간과 변하는 배출 경로 길이(또다른 발명에 따라 아래에 설명됨)의 모두를 제공하는 배출 헤드의 자취를 나타낸다. 배출 헤드의 자취는 밸브 부재(20002)를 밸브 플레이트(20000)에 대해 클램핑시키는 만곡형 벽(20014, 20016)을 포함하고 있다. 밸브 부재가 제위치에 클램핑되어 있을 때, 각 밸브 헤드920008)의 벽(20014, 20016)의 외측 에지로부터의 거리는 모두 같지 않다. 특히, 벽(20014)을 참조하면, 단부(20018)에 인접한 벽(20014)의 외측 에지는 단부(20020)에서의 벽의 외측 에지보다 상대적으로 더 바깥쪽에 잇다. 따라서, 밸브(20022)의 스프링부의 유효 길이는 밸브(20024)의 스프링부의 유효 길이보다 짧다. 그러므로 밸브(20022)의 응답이 밸브(20024)의 응답보다 더 빠르다. 도시된 실시예에 있어서, 7개 밸브는 폐쇄 시간을 가질 수 있고, 각각의 폐쇄 시간이 모든 다른 밸브의 폐쇄 시간과 다르지는 않다. 예컨대, 밸브(20024, 20026)의 클램핑은 실질적으로 동일하며, 이들 밸브의 기대되는 응답은 실질적으로 동일할 것이다. 밸브들 사이의 응답이 완전히 다른 것이 바람직한 경우 밸브들 사이에 완전히 다른 응답을 제공하도록 배출 헤드의 클램핑 자취를 구성하는 것이 가능하다.

도 18을 참조하면, 각 밸브의 스프링부의 강성에 따라 밸브 응답이 변하는 평면형 밸브 부재가 도시되어 있다. 평면형 밸브 부재(18000)는 밸브 플레이트에 클램핑시키기 위한 환형 허브(18002)를 포함하고 있다. 밸브 헤드(18004)는 환형 허브(18002)로부터 반경방향 바깥쪽으로 변위되어 있다. 각 밸브 헤드(18004)는 스프링부에 의해 허브(18002)에 연결되어 있다. 각 스프링부의 폭은 모두 동일하지는 않다. 도시된 실시예에 있어서, 각 스프링부는 유사한 외형을 가지고 있지만 상이한 폭으로 되어 있다. 예컨대 스프링부(18010)의 폭은 스프링부(18008)의 폭보다 작고, 스프링부(18008)의 폭은 스프링부(18006)의 폭보다 작고, 스프링부(18006)의 폭은 스프링부(18016)의 폭보다 작으며, 스프링부(18016)의 폭은 스프링부(18012)의 폭보다 작다. 이것은 그러한 순서로 가면서 증가하는 강성과 빨라지는 응답에 대응된다. 증가하는 강성은 밸브 둘레에서의 순서를 따를 필요는 없다.

변하는 응답이 밸브 부재의 둘레에서 무순서적으로 되는 밸브가 도 22에 도시되어 있다. 도 22의 밸브 부재는 응답이 밸브의 치수와 함께 변하는 형태를 보여주고 있다. 밸브 부재(22002)는 실질적으로 균일한 외형의 복수의 바깥쪽으로 뻗어 있는 스프링부(22006)를 구비한 환형 허브(22004)를 포함하고 있다. 밸브 헤드(22008 내지 22013)는 각 스프링부(22006)의 말단부에 형성되어 있다. 밸브 헤드(22008 내지 22013)는 치수가 증가하는 것에 따라 번호가 정해져 있고 따라서 번호가 높아질수록 응답이 느려진다. 밸브의 응답은 더 작은 밸브 헤드를 구비한 밸브의 응답보다 느려질 것이다. 밸브(22002)는 또한 바람직하게 배출 개구부를 위한 헤드 공간을 가능한 한 많이 활용하는 것을 나타내는 중심 밸브(22014)도 포함하고 있다.

도 22의 밸브는 또한 또다른 본 발명을 구체화하고 있다. 변하는 헤드 치수는 폐쇄 응답과 함께 개방 응답을 변화시킨다. 본원 발명자들은 개방 응답은 밸브의 질량에 의해 영향을 받고, 따라서 변하는 질량이 개방 속도를 변화시킨다는 것을 고려하고 있다. 밸브는 동시에 개방되기 시작하겠지만, 큰 밸브의 개방 정도는 초기에는 작은 밸브의 개방 정도보다 느릴 것이다. 또한 배출 포트들이 모두 균일한 높이(밸브 부재의 평면에 대한)에 구비되지 않는 밸브 플레이트에 밸브를 클램핑시킴으로써 엇갈리는 밸브 개방이 성취될 수 있다. 밸브 부재가 밸브 플레이트에 클램핑된 상태에서, 적어도 몇 개의 밸브의 스프링부들은 폐쇄될 때 예응력을 받을 것이다. 엇갈리는 밸브 개방은 또한 배출 헤드에서의 압력 맥동을 완화시킬 것이다.

또다른 본 발명에 따라 상이한 경로 길이가 배출 포트에 제공되어 배출 맥동을 완화시킨다.

배출 경로는, 각 배출 포트와 배출 헤드의 출구 지점 사이에서 상이한 길이로 존재하도록 배열된다. 이는 도 19A 및 도 19B에 도시된 예시의 헤드와 도 20 및 도 36의 헤드에서 잘 보여지고 있다.

도 19A 및 도 19b를 참조하면, 상이한 길이의 배출 경로를 제공할 수 있는 배출 헤드의 예를 볼 수 있다. 이 헤드 내에서, 밸브 플레이트를 통한 배출 포트들이 기본적으로 환형인 플리넘(19018) 내로 개방되어 있다. 환형 플리넘은 원통형 측벽(19004)과 중앙 클램핑 스피곳(19008)에 의해 형성된다. 반경방향 벽(19006)이 측벽(19004)과 스피곳(19008) 사이에 뻗어 있다. 이것은 플리넘을 가로 질러 양단부가 막힌 환형 챔버를 만든다. 출구(19002)가 챔버의 한쪽 단부에 제공된다. 부재번호(19010 내지 19015)는 배출 헤드가 제위치에 있는 상태에서 플리넘내에의 배출 포트들의 개략적인 위치를 나타낸다. 당연히 배출 구역(19010)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이는 배출 구역(19011)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이보다 길고, 배출 구역(19011)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이는 배출 구역(19012)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이보다 길고, 배출 구역(19012)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이는 배출 구역(19013)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이보다 길고, 배출 구역(19013)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이는 배출 구역(19014)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이보다 길며, 배출 구역(19014)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이는 배출 구역(19015)으로부터 출구(19002)까지의 경로 길이보다 길다.

이는 출구에 도착하는 맥동을 엇갈리게 하고, 따라서 배출 라인에서의 맥동을 감소시킨다. 예컨대 도 19의 헤드에 있어서, 경로 길이의 차이(최대와 최소 사이의)는 60mm이고, 230m/s의 파속(760kPa, 120℃에서의 이소부탄 내에서의 음속)의 경우, 제1 맥동과 최종 맥동 사이에는 0.26ms의 지연이 존재한다. 이는 동일한 경로 길이로 설계했을 경우의 오름 시간(성장 시간; 맥동이 시작되어 최대로 성장하기까지의 시간; rise time)의 약 2배이다.

도 21은 이 압력 맥동에 있어서의 차이를 보여주고 있다. 실선(21002)은 동일 경로 길이인 경우의 압력이고, 점선은 동일하지 않은 경로 길이에 대한 압력이다. 동일하지 않은 경로 길이 설계의 더 느린 오름 시간은 저 진동수의 조파를 제 공하고, 이 저 진동수의 조파는 동일 경로 길이의 설계이 압력 궤적의 감소 섹션에서 나타나는 공진을 조장하지 않는다.

역시 변하는 배출 경로 길이를 구체화하는 배출 헤드의 다른 실시예가 도 20 및 도 36에 도시되어 있다. 도 20의 구성은 이미 앞서 간단하게 설명되었다. 변하는 밸브 폐쇄 시점을 제공하는 것에 더하여, 도 20의 구성은 환형 플리넘 챔버(20042)를 제공한다. 이 챔버로부터의 출구는 도시되어 있지 않지만, 출구는 중앙 챔버(20042)로부터 축선방향에 있는 것이 바람직하다. 유동은 환형 챔버(20040)로부터 벽(20014, 20016)의 단부(20018, 20044) 사이의 개구부를 통해 중앙 챔버로 흐른다. 그러므로 이 구성에서, 밸브(20024, 20026)로부터 배출 출구까지의 경로 길이가 가장 길고, 밸브(20024, 20026)로부터 배출 출구까지의 경로 길이가 가장 짧다. 배출 통로는 또한 예컨대 벽 단부(20018, 20044) 사이의 개구부에 인접여, 배출 헤드의 측벽을 통해 횡방향으로 제공될 수도 있다.

도 36을 참조하면, 도 19 및 도 20과 유사한 구성을 가진 또다른 바람직한 배출 헤드가 도시되어 있다. 이 구성에서는, 배출 헤드는 전체적으로 원추형 내부 공간(36004)을 형성하는 돔식 원추형 외벽(36002)을 포함하고 있다. 축선방향 출구 통로(36006)가 배출 헤드의 정점으로부터 뻗어 있다. 공간(36004)의 내부는 한 어레이의 반경방향 벽(36010 내지 36015)과 중앙 환형 벽(36016)에 의해 분할되어 있다. 환형 벽(36016)은 배출 헤드의 정점에서의 출구 통로(36006)로 이어지는 중앙 축선방향 챔버를 형성하고 있다. 분할 벽(36010 내지 36015)은 중앙 축선방향 챔버를 둘러싸는 복수의 둘레 축선방향 챔버를 형성한다. 밸브 플레이트에 조립될 때 배출 포트는 각 축선방향 챔버 내로 개방되도록 되어 있다. 벽(36011 내지 36015)은 환형 벽(36016)의 높이 아래로 낮게 들어가 있다. 선택적으로 이들 벽은 환형 벽이 높이 아래에 노치를 포함할 수 있다. 환형 벽(36016)은 반경방향 벽(36010)에 인접하여 노치(36022)를 포함하고 있다. 반경방향 벽(36010)은 환형 벽(36016)과 동일한 높이로 되어 있다. 배출 헤드가 밸브 플레이트에 대해 제위치에 클램핑되어 있는 상태에서, 벽(36011 내지 36015)의 낮게 들어간 높이는 둘레 축선방향 챔버로부터 중앙 축선방향 챔버로의 유동 경로를 형성한다. 챔버(36023)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이는 챔버(36024)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이보다 길고, 챔버(36024)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이는 챔버(36025)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이보다 길고, 챔버(36025)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이는 챔버(36026)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이보다 길고, 챔버(36026)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이는 챔버(36027)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이보다 길며, 챔버(36027)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이는 챔버(36028)로부터 축선방향 통로(36029)까지의 경로 길이보다 길다. 축선방향 챔버들은 또한 배출 헤드 내에서 사운드 머플러(소음기)로서도 작용한다.

또다른 본 발명에 의해, 비선형 복귀력을 가지는 밸브를 구비한 입구 포트 및/또는 배출 포트가 제공된다. 밸브가 개방될 때, 강성은 증가한다. 이는 밸브의 이동을 제한하기 위한 스톱을 필요로 하지 않는 이점을 가진다. 스톱은 밸브가 과응력을 받지 않는 다른 설계에서 필요하다.

이 구성은 배출 밸브에도 마찬가지로 실시될 수 있지만, 배출 장치의 바람직한 형태는 앞서 설명하였다. 현재 설명하고 있는 발명에 따른 흡입 밸브의 하나의 형태가 도 24에 도시되어 있다. 흡입 밸브는 중앙에 허브(24002)를 가지고 있고, 허브는 그것의 말단부에서 연속 링(24006)으로 바깥쪽으로 뻗어 있는 복수의 스포크(24004)를 구비하고 있다. 밸브는 바람직하게 홀수개의 스포크를 가지고 있다.

흡입 밸브의 보통의 상태는 큰 밸브 변위를 얻는 것을 어렵게 하므로, 밸브 외주부가 증대될 수 없다면 압력 강하가 상대적으로 크게 될 수 있다. 포트 직경을 증대시키면 밸브 응력을 증가시킬 수 있기 때문에 외주부를 증대시키는 것은 어렵다. 바람직한 실시예에 따라, 입구 포트는 피스톤 크라운을 통한 환형의 일련의 포트들로 된다. 도 16은 그와 같은 포트들을 포함하고 있는 피스톤 단부를 도시하고 있다. 이 형상은 스트레스를 낮게 유지시키지만 외주부를 상당히 증대시킨다. 또다른 본 발명에 의해 바람직한 흡입 밸브의 외주부 링(24006)은 환형의 일련의 포트를 밀봉시킨다. 양 발명에 따라 허브(24002)는 피스톤에 고정된다. 스포크(24004)는 밸브 스프링으로서 기능한다. 밸브가 개방되고 스크로(24004)가 변형되면 그것들에 외주부 링(24006)에 의해 저항을 받는 인장력이 발생한다. 이 인장력은 추가적인 변형을 방지하여 밸브 강성을 증가시킨다. 유도되는 인장력은 밸브 개구부 변형이 증가할수록 증가한다.

밸브는 바람직한 변형의 형태로 도 25에 도시되어 있다(정사 투영도). 바람직한 변형 모드에서, 외측 링(24006)은, 스포크(24004)로부터의 인장력 하에서 약간 불규칙하게 또는 절두원추형으로 변형될 수 있지만, 실질적인 평면형으로 유지 도니다. 허브(24004)는 그 중심부에서의 휨을 허용하도록 또는 방지하도록 피스톤 크라운에 고정될 수 있다. 허브의 중심부에서의 휨을 허용하는 연결은 허브의 중심부에서의 휨을 방지하는 연결에 비해 밸브 강성을 감소시킨다. 크라운에 단단하게 클램핑된 밸브의 강성의 증가가 도 26의 그래프에 도시되어 있다. 이 그래프는 밸브의 순간 강성의 값을 수직 스케일(26002)상에 위치시키고 외주부 링(24006)의 순간 개방 변위를 수평 스케일(26004)상에 위치시키고 있다.

스포크의 수가 짝수인 경우, 밸브의 대칭성은, 밸브의 2개의 대향측은 최대로 상승하기 쉬워지는 한편 그것들에 수직한 2개의 측부는 최소량으로 상승하거나 또는 때때로 전혀 상승하지 않게 되는 바람직하지 않은 변형 모드가 발생하는 결과로 된다는 것을 발견하였다. 이런 효과(도 27에 정상 투영도로 도시됨)는 밸브가 낮은 홀수개의 스포크, 특히 밸브가 3개 또는 5개의 스포크를 가지는 경우에는 관찰되지 않는다. 따라서, 3개 또는 5개의 스포크를 가진 밸브가 바람직하다.

도 23을 참조하면, 허브 스포크와 외주부 링을 가진 밸브상에서의 변형예가 도시되어 있다. 이 변형예에서 스포크는 반경방향 연장부를 가지고 있긴 하지만 허브(23004)와 외주부(23008) 사이에 곡선 경로를 따르고 있다. 각 스포크(23006)는 허브(23004)에 인접하여 단부(23010)를 그리고 링(23008)에 인접하여 단부(23012)를 가지고 있다. 각 단부는 바람직하게 반경방향으로 각 허브 또는 링에 합쳐진다. 단부(23010, 23012) 사이의 경로에서 각각의 스포크는 허브(23004)와 링(23008) 사이의 공간 내에 정밀하게 뻗어 있는 부분(23014)을 포함하고 있다. 본 실시예에 따른 밸브 부재는 도 24에 도시된 밸브 부재보다 상당히 낮은 강성을 가 지고 있다. 하지만 강성은 변위와 함께 증가한다.

본 발명의 또다른 양태에 따라, 상술한 바와 같은 밸브 입구는 피스톤 면에 부동(floating) 배열로 장착될 수 있다. 밸브는 유효 압력 및 피스톤 가속의 영향하에 변형됨이 없이 변위된다. 이는 밸브를 폐쇄하는 밸브 스프링은 없지만, 밸브 폐쇄는 피스톤 가속이 피크치에 있게 되는 하사점(BDC)에 근접하여 발생하게 되므로 충분한 폐쇄 효과가 있을 수 있다.

흡입 가스가 차가울수록 가스의 밀도가 증가되어 압축기는 펌핑에 있어 보다 효과적이라는 것은 당업자에게 잘 알려져 있다. 그러므로 흡입 가스를 가능한한 차갑게 유지시키는 것이 중요하다. 이를 수행하는 방법을 논하는 많은 특허가 나왔다. 예를 들어 US 4,960,368호 및 US 5,039,287호 등이 있다.

압축기에서의 대부분의 열은 가스를 배출 헤드 내로 압축하는 열로부터 발생된다.(그 나머지는 모터로부터 나온다.) 이 열의 얼마간은 가스의 배출과 함께 빠져 나간다. 그 나머지는 주위 체적 공간으로 방산되어 셸을 가열하고, 그런 다음 셸은 열을 주위 대기로 방산한다.

이소부탄을 이용한 표준 시험 조건(국제 표준 ISO917 "냉매 압축기의 시험")에서, 60kPa, 32℃의 입구 가스는 760kPa로 압축된다. 이것이 등온위 과정(고속 압축기에 좋은 근사법)인 경우, 온도 T_배출 은 다음 식으로부터 추정될 수 있다.

k=1.1을 가지는 이소부탄의 경우, 이 식은 111℃의 온도를 가져다 준다. 이 고온은 셸 내부의 펌프를 둘러싸고 있는 가스(셸 가스)를 가열한다. 이 가스는 펌프 내로 유도되기 전에 입구 가스와 혼합되기 때문에, 압축 시작시의 실린더 내부의 가스의 온도는 32℃보다 상당히 더 높다. 어떤 경우에는 이 온도는 70℃ 만큼 높을 수 있어 158℃의 등온위 배출 온도를 가져다 준다. 압축 일은 다음 식으로부터 구해진다.

이러한 온도 증가는 동일량의 이소부탄을 펌핑하는 데에 전력에 있어 125J/g 내지 140J/g 즉 12%의 일 증가를 가져다 준다.

종래기술은 이러한 온도 증가를 피하기 위해 2가지 방식을 보여주고 있다. 직접 흡입은 입구 가스를 압축기의 입구 포트로 직접적으로 반송한다. 입구 덕트에는 작은 구멍이 구비되어 있어, 셸 가스는 입구 가스와 유사한 압력으로 유지된다. 반직접 흡입은 셸 가스에 대해 훨씬 더 큰 구멍을 가지고 있고, 이 구멍은 입구 가스 유동에 대해 얼마간의 입출 유동을 허용하도록 설계되어 있어, 압력 요동이 상당한 열 또는 질량 전달 없이 최소화된다. 이는, 흡입 과정의 맥동성에 의해 유발되는 속도 변동 때문에 큰 압력 강하를 주게 되는 직접 흡입의 단점을 극복한다.

불행하게도 반직접 흡입은 흡입 밸브가 피스톤 면상에 있는 압축기에는 실시하기가 어렵다.

본 발명에 따라 배출 가스로부터 압축기의 주위로 유동하는 열을 제한하려 시도를 하고 있다.

본 발명의 하나의 양태에 있어서, 흡입 가스는 고온 헤드 및 배출 라인의 반대쪽 끝으로부터 셸로 진입된다. 그러므로 흡입 가스를 펌프의 헤드 단부에서의 고온 가스로부터 절연시키는 것이 가능하다.

하나의 실시예에 따라, 압축기의 헤드 단부로부터의 가스와 다른 단부에서의 가스와의 혼합이 긴 배플에 의해 억제된다. 도 28은 이 실시예를 도시하고 있다. 압축기(28002)는 길다란 형상으로 되어 있고, 헤드 단부(28004)와 입구 단부(28006)를 포함하고 있다. 압축기는 길다란 밀폐 셸(28008) 내에 배열되어 있고, 바람직하게는 셸로부터의 이동이 차단되도록 셸 내부에서 지지된다. 셸(28008)은 흡입 입구(28010)와 배출 출구(28012)를 포함하고 있다. 환형 배플(28014)이 셸(28008)의 내부의 압축기(28002)의 길이를 따라 중간 지점에 끼워맞춤되어 있다. 바람직하게는 배플(28014)은 압축기의 실린더 영역에 위치된다. 배플(28014)은 셸(28008) 내부의 가스 공간을 헤드 단부 가스 공간(28018)과 흡입 단부 가스 공간(28020)으로 나누고 있다. 한정된 환형 간극(28022)이 배플(28014)과 압축기(28002) 사이에 제공되어, 작동시 압축기의 이동을 가능하게 한다. 흡입 입구(28010)는 흡입 가스 공간(28020) 내로 진입된다. 배출 출구(28012)는 헤드 공간(28018)에서 시작되고, 가요성 배출 파이프(28024)를 통해 압축기 배출 헤드(28016)에 연결된다. 배출 파이프(28024)는 헤드 단부 공간(28018)만을 통과하고 있다. 압축기가 작동하면, 흡입 가스는 흡입 입구(28010)를 통해 셸 내로 진입하 여 흡입 공간(28020)과 피스톤(28028)의 보디를 통해 압축 공간(28026) 내로 유입된다. 이 유동은 화살표(28032)로 나타내어져 있다. 가스는 압축 공간(28026)으로부터 배출 헤드(28016) 내의 챔버(28040) 내로 그리고 그곳으로부터 배출 튜브(28024)를 통해 배출 출구(28012)에서 셸을 빠져 나가는 식으로 배출된다. 이 구성에서, 고온의 배출 가스는 압축기의 헤드 단부와만 접촉하고, 다음으로 이 헤드 단부는 주위 공간(28018)의 가스 내로 열을 배출한다. 공간(28018) 내의 가스는 배플(28014)에 의해 공간(28020) 내의 흡입 가스와의 혼합이 차단된다. 이 구성에서 흡입 가스는 실린더 헤드 주위의 가스와의 자유로운 혼합이 허용되는 경우보다 약간 더 낮은 온도로 된다.

한쪽 단부에서 다른쪽 단부로의 가스 이동을 제한하는 배플은 도 28에서와 같이 셸의 내부에 부가되거나 또는 도 29에서와 같이 셸 제조 과정중에 셸의 일부분으로서 형성될 수도 있다.

도 29의 실시예에 있어서, 셸 내에 수납되어 도시된 압축기는 도 29의 압축기와 실질적으로 동일한 것이다. 압축기(29002)는 길다란 형상으로 되어 있고, 헤드 단부(29004)와 흡입 단부(29006)를 가지고 있다. 압축기는 길다란 셸(29008) 내에 배열되어 있다. 셸(29008)은 한쪽 단부에 제1 로브(29042)를 그리고 다른쪽 단부에 제2 로브(29044)를 가지고 있다. 웨이스트 또는 네크(29040)가 로브(29042, 29044) 사이에위치한다. 웨이스트 또는 네크(29040)는 압축기의 외면으로 접근하고 있고 압축기의 이동 간극을 위한 좁은 환형부(29022)를 남겨 두 고 있다. 셸(29008)은 흡입 입구(29010)와 배출 출구(29012)를 포함하고 있다. 헤드(29016) 와 배출 파이프(29024)의 양자가 제1 로브(29042) 내부에 완전하게 위치하고 있다. 흡입 가스는 흡입 입구(29010)로부터 제2 로브(29044)의 내부(29020)와 피스톤(29028)의 내부를 통해 압축 공간(29026)으로 흐른다. 그에 따라 흡입 가스는 배출 헤드(29016)와 배출 라인(29024)에 의해 가열된 가스와 혼합되는 것이 어느 정도 차단된다.

도 29의 셸 구성은 또한 또다른 본 발명의 바람직한 실시예이기도 하다. 이 발명은 일반적으로 길다란 압축기에 적합한 셸에 관한 것이다. 종래기술에서, 가정용 냉장 장치용 압축기는 전형적으로 낮은 종횡비의 원형 셸 내에 수납되었다. 그와 같은 셸 내부에 끼워맞춤되는 압축기 또한 낮은 종횡비를 가졌다. 여기 설명되는 것과 같은 리니어 압축기의 한 가지 장점은 길다란 구조로 형성될 수 있는 것 또는 높은 종횡비를 가질 수 있다는 것이다. 압축기와 비슷한 종횡비를 가진 셸 내에 수납되면, 압축기는 적어도 하나의 축선방향에서 작은 치수를차지할 수 있다. 가정용 냉장 장치에 있어서, 이는 필요한 장치 공간의 체적을 감소시키는 것 그리고/또는 냉장고의 가용한 내부 형상을 개량하는 것을 가능하게 한다. 본원 발명자들은 길다란 압축기를 수납하기 위해 이전에 시도된 길다란 셸은 보다 균등하게 비율결정된 셸 내에 수납되는 보다 통상적인 압축기에 비해 소음이 과도한 압축기를 낳게 되었다는 것을 발견하였다. 본원 발명자들은 종래기술의 셸의 형상은 수납된 압축기에 의해 더 쉽게 여기되는 낮은 공진 진동수를 제공하였던 것으로 생각한다. 특히 낮은 공진 진동수는 보다 통상적인 종횡비의 높은 공진 진동수의 셸보다 작동 압축기의 낮은 차수의 조파에 의해 더 쉽게 여기될 수 있다. 이러한 조파는 셸의 보다 높은 여기를 낳은 것과 관련한 보다 큰 에너지와 보다 큰 소음을 가진다. 이 문제점에 대한 해결책으로, 본원 발명자들은 보다 높은 최저 공진 모드를 가지는 길다란 압축기를 수납하는 셸 형상을 제안한다. 본원 발명자들이 제안하는 디자인은 보다 높은 고유 형상 강성을 가지고 그에 따라 더 높은 최저 공진 모드를 가진다. 바람직한 형상은 도 29의 웨이스트 또는 네크(29040)으로 도시된 것과 같은 외면에서의 중공 환형상 및 임의의 방향에서 직선이 부족한 형상을 포함한다. 특히 만곡형의 웨이스트에서 연결되는 각각이 막곡형인 제1 및 제2 로브를 가지는 도 29에서와 같은 형상은 도 28에 도시된 바와 같은 원통형 셸과 비교하여 저소음 특성을 나타낸다는 것이 발견되었다. 도 29의 셸의 각 로브가 최대의 형상 강성을 가지는 구형에 보다 근접하기 때문이라 생각한다. 도 29의 셸에서의 최저 여기 모드의 진동수는 도 28과 같은 비슷한 크기의 셸의 최저 여기 모드의 진동수보다 30% 이상 더 높다. 도 29의 셸은 직선 표면의 결여가 정상파 형성을 방해하고 "불규칙성" 내부 반사작용을 촉진하므로 효과적이라고 생각된다. 따라서 소음의 내부 감쇠가 향상된다. 좁은 환형 영역(29022)을 테이퍼지게 하는 것도 머플러로서 기능하면서 내부 소음을 감쇠시키는 데 효과적이라고 생각된다.

본 발명의 또다른 양태에 따라, 배출 가스는 셸 가스와 압축기의 보디 양자로부터 단열된다. 도 28 및 도 29를 참조하면, 헤드를 단열시키는 바람직한 방법은 가스의 얇은 층(28072, 29072)을 트랩하는 내부(또는 외부) 라이너(28070, 29070)를 가지는 것이다. 이 가스는 대류로 열을 보낼 수 없다. 그 이유는, 갭을 가로지르는 작은 간격으로 인해, 유체에 가해지는 토크가 너무 약하여 대류 셀을 형성할 수 없고, 열은 가스를 통한 전도(대부분의 가스는 매우 전도성이 약하기 때문에 전도 열은 작다) 및 복사(이는 표면의 복사능을 감소시킴으로써 최소화될 수 있다)에 의해서만 전달되는 것이 보장되기 때문이다.

갭의 최적의 폭은 압축기를 사용하는 의도된 조건에 따라 변한다. 파라미터가 레일리 수가 2×10⁴ 미만인 것과 같이 되면, 대류는 거의 없다. 예컨대, 이소부탄을 사용하고 정상 상태 작동에서 내벽과 외벽의 기대 온도 사이의 온도차가 50℃라고 하면, 2×10⁴의 레일리 수는 대략 2mm의 갭을 시사한다. 갭의 치수에 있어서의 임의의 증가는 열전달에 있어서의 감소를 전혀 주지 못하거나 추가적인 감소를 주지 못하는 반면, 헤드 외부의 표면적을 증가시키는 악영향을 미친다.

헤드를 확실히 단열시키면 밸브 플레이트의 평균 온도를 증가시키고, 이것은 실린더 보디 내로 그리고 실린더 보디를 따라 보다 많은 열을 전도할 수 있다. 본 발명의 또다른 양태에 따라, 펌프의 흡입 단부로의 열유동을 감소시키기 위해 헤드와 실린더 사이에 두꺼운 저전도성의 개스킷(예컨대 도 29에서 29060)이 제공된다.

개스킷은 바람직하게는 탄성중합체 재료이고, 1000W/㎡K 미만의 열전도도를 제공하는 열전도성 및 두께를 가지고 있으며, 예컨대 1.5mm 두께의 니트릴 고무와 합성섬유 충전재의 결합재로 된 개스킷은 대략 6001000W/㎡K 의 열전도도를 가진다.

실린더와 그에 따른 고정자는 +/- 1mm로 진동하기 때문에, 리니어모터에 대한 전기 접속부와 관련한 신뢰성 문제가 있을 수 있다. 동일한 문제점이 배출 도 관과 관련하여서도 발생할 수 있다.

"권취(winding)" 와이어를 하우징에 부착된 "퓨지트(fusite)" 밀폐형 커넥터에 직접적으로 이어지게 하여 전기 접속부를 제거하는 장점이 얻어질 수 있다.

본 발명에 따라 특히 이동 압축기로부터 고정 커넥터까지의 형성 경로는 피로 응력을 최소한으로 유지한다. 전기 접속부를 위한 이러한 경로의 바람직한 실시예가 도 34 및 도 35에 도시되어 있다.

각 리드(3400, 3402)는 이동 방향에 평행한 평면 내에 이동 루프를 가지고 있다. 루프의 양단부는 굽힘 모멘트에 저항하도록 연결되고 "내장형" 단부로서 기능한다. 바람직한 루프는 이동 구성요소(조립된 압축기)와 연결되는 제1 직선형 섹션(3404)과 고정 구성요소 즉 압축기 셸과 연결되는 제2 직선형 섹션(3406)을 포함하고 있다. 제1 및 제2 직선형 섹션(3404, 3406)은 모두 압축기의 주요 진동원인 피스톤의 왕복 축선과 평행하다. 제3 횡단방향 직선형 섹션(3408)이 제1 직선형 섹션(3404)과 제2 직선형 섹션(3406) 사이에 뻗어 있다. 곡선형 코너(3407)는 각각 제1 직선형 섹션과 제3 직선형 섹션을 연결하고, 곡선형 코너(3409)는 제2 직선형 섹션과 제3 직선형 섹션을 연결한다. 코너(3407, 3409)의 곡률 반경은 바람직하게는 가능한한 작게 선택되지만, 제작의 편리성과 재료의 변형 한계를 고려하여야 한다. 곡선은 응력 상승 결점을 유도할 정도로 작아서는 안된다.

바람직하게는 루프의 양단부는 와이어의 양단부 그 자체는 아니며, 와이어는 고정자 권선부의 와이어의 연속된 연장부이며, 압축기 셸을 통한 퓨지트 커넥터로의 단절없는 경로 내의 리드이다. 하지만 루프의 양단부가 기본적으로 내장되어 있고, 양단부가 접속하는 각각의 압축기 구성요소와 관련하여 강성적으로 유지되기 때문에, 와이어의 도전성 연결은 다른 방식으로 될 때만큼 해롭지 않다. 바람직하게는 루프의 각 단부는 와이어의 직경보다 상당히 더 큰 깊이를 가진 채널 내부에 유지된다. 와이어는 채널 내부에 밀접하게 끼워맞춤되고, 채널은 각각은 구성요소에 연결된다. 예컨대 와이어 단부(3460)는 압축기 셸에 고정되는 개방측 도관의 채널(3463) 내로 끼워맞춤된다. 단부(3462)는 고정자 권선부를 고정하는 플라스틱 보빈(3468)의 단부면으로부터 뻗어 있는 개방 채널(3467) 내로 끼워맞춤된다. 와이어는 채널 내로 와이어의 직경보다 상당히 더 큰 깊이로 도입된다.

도 34를 참조하면, 제1 및 제2 직선형 섹션(3404, 3406)은 길이(L)를 가지고 있다. 횡단방향 직선형 섹션(3408)은 길이(H)를 가지고 있다. 루프는 무변형의 모드에서 실선으로 도시되어 있다. 진동하는 압축기의 거리(X)만큼의 변위에 이어지는 변형된 모드가 도 32에 도시되어 있다. 일반적으로 본 발명의 압축기는 +/- 1mm의 변위 범위를 통해 진동하게 되고, 직선형 섹션의 유효 길이는, L은 10-12mm 정도이고, H는 20-30mm 정도이다. 도 32에 도시된 변형된 모드는 과장되어 있는 것이다.

도 32는 와이어를 따라 이론적인 굽힘 모멘트를 도시하고 있다. 굽힘 모멘트 분포는 다소 이상화되어 있고, 곡률 반경은 0인 것으로 가정되어 있다.

굽힘 모멘트 분포에 있어서, 평행한 직선형 섹션(3404, 3406)의 내장된 양단부와 셸에 대한 이동 압축기의 변위 방향을 가지는 이들 섹션의 정렬은 평행한 직선형 섹션(3404, 3406)의 길이를 따른 단순 굽힘(일정한 굽힘 모멘트(3416, 3422)) 을 낳는다. 이 균일한 굽힘 모멘트의 크기(M)는 와이어 루프의 길이를 따라 피크값의 굽힘 모멘트이다. 제1 평행 섹션(3404)에서의 굽힘 모멘트(3414)는 제2 평행 섹션(3406)에서의 굽힘 모멘트(3424)와 크기는 동일하지만, 반대 부호로 된다. 횡단방향 섹션(3408)에서의 굽힘 모멘트는 균일하지는 않지만, 제1 평행 섹션(3404)에서의 굽힘 모멘트(3414)와 크기와 부호가 같은 굽힘 모멘트(3426)와 제2 평행 섹션(3406)의 굽힘 모멘트(3424)와 크기와 부호가 같은 굽힘 모멘트(3430) 사이에서 선형 전이를 이루는 균일한 시어 포스(sheer force)를 특징으로 한다. 횡단방향 섹션(3408)을 따라 중간인 지점(3428)에서 굽힘 모멘트는 실질적으로 0이고, 도 34에 도시된 변형된 모드에서 굽힘부(3450)의 지점에 상당한다. 지점(3428)으로부터 굽힘 모멘트는 영역(3418)으로 표시된 바와 같이 선형적으로 상승하여 피크(3426)에 이르고, 영역(3420)으로 표시된 바와 같이 반대 부호를 가지고서 선형적으로 상승하여 피크(3430)에 이른다.

초대 모멘트(M)은 다음 식으로부터 구해진다.

여기서, E,I 및 x는 각각 탄성 계수(Cu의 경우 1600GPa), 관성 모멘트 및 변위이다. 직경 d의 와이어에 대한 최대 교번 응력은 다음 식에 의해 주어진다.

연결 와이어의 주어진 길이에 대해 최적으로 낮은 M은 이론적 계산에 따르면 L=1/6H에 의해 주어진다. 하지만, 이 모델은 변형에 의해 발생되는 수직력들을 고 려하고 있지 않다. 실제에 있어, 이들 수직력은 긴 평행 아암을 사용하는 것을 선택함으로써 최고로 감소된다. 이 모델은 응력이 L의 변화에 대한 것보다 H의 변화에 대해 더 민감하다는 것을 보여준다. 가장 바람직하지 않은 디자인은 상대적으로 작은 H를 가지고 있을 때였다는 것을 경험으로 확인하였다. 또한 L이 너무 크면 더 높은 모드 요동이 발생할 수 있다는 것을 발견하였다.

이 발명은 또한 압축 가스 배출 라인과 같은 압축기와 셸 사이의 다른 연결부에도 적용될 수 있다.

가정용 냉장고 내의 압축기는 다른 소음 발생 구성요소에 진동을 통해 직접적으로 전달되든지 간접적으로 전달되든지 간에 불쾌한 소음의 심각한 공급원이 될 수 있다.

압축기에 있어서의 소음과 진동 레벨의 대부분은 흡입측과 배출측에서의 가스 맥동에 의해 발생된다. 그 외는 포트를 둘러싸고 있는 표면상에의 밸브의 충격에 의한 것이다.

또다른 발명에 따라 피스톤의 개방 단부에 있는 어덴덤에 의해 생성되는 튜닝된 체적이 피스톤 내부에 제공된다. 어덴덤은 정확한 체적을 리니어 압축기의 작동 진동수에 근접한 진동수에서 튜닝된 헬름홀츠 공진기를 형성하기 위한 입구비로 발생시키도록 형성되어 있다. 도 30은 바람직한 실시예를 도시하고 있다.

도 30은 본원의 여러 발명을 편입하고 있는 바람직한 피스톤 어셈블리의 단면도이다. 이 피스톤 어셈블리는 피스톤 슬리브(30002)와 피스톤 크라운(30004)을 포함하고 있다. 축선방향으로 강성이고 횡방향으로 유연성인 로드(30006)가 피스 톤 크라운(30004)의 내면에 연결되어 있다. 축선방향으로 강성이고 횡방향으로 유연성인 로드는 크라운(30004)로부터 먼 단부쪽에서 피스톤(30008)에고정된다. 피스톤 로드(30008)는 압축기 메인 스프링으로 뻗어 있고 리니어 모터 자석을 가지고 있다. 피스톤 로드로부터 환형 캔틸레버(30010)가 축선방향으로 유연성 로드(30006) 둘레에서 피스톤 크라운(30004)를 향해 뻗어 있다. 캔틸레버(30010)는 개방 단부에 환형 리베이트(30012)를 포함하고 있다. 횡단방향 디스크(30014)가 이 리베이트(30012)에 끼워맞춤된다. 횡단방향 디스크(30014)는 피스톤 슬리브(30002)의 내면에 인접한 곳까지 뻗어 있다. O-링(30016)이 리베이트(30018) 내에 위치되어 피스톤 슬리브의 내면에 지지된다. 피스톤 크라운(30004)은 그것의 외주부에 인접한 환형 어레이로서 일련의 흡입 포트(30020)를 포함하고 있다. 압축기용 흡입 가스가 피스톤을 통과한다. 디스크(30014)는 캔틸레버(30010)상에 연결되는 그것의 허브와 O-링을 수용하는 그것의 림 사이의 영역 둘레로 배열된 복수의 구멍(30022)을 포함하고 있다. 디스크(30014)는 피스톤 내의 개방 공간을 제1 챔버(30024)와 제2 챔버(30025)로 분할한다. 챔버(30024, 30025)는 구멍(30022)에 의해 연결되어 있다. 챔버(30029)가 피스톤 슬리브(30002)의 개방 단부(30028) 내의 피스톤 로드(30008)에 고정되어 있다. 챔버(30029)는 챔버(30029)의 외면과 피스톤 슬리브의 개방 단부의 내면 사이에 형성되는 환형부(30032) 내로 개방되는 진입부(30030)를 가지고 있다. 진입부(30030)는 짧은 거리만큼 챔버(30029) 내로 돌출하는 스터브 튜브를 포함하고 있다.

역시 챔버(300290 내로 뻗어 있는 일단 막힘 구멍(30038)도 환형부(30032) 내로 개방되어 있다. 일단 막힘 구멍(30038)은 챔버(30029)이 내부로는 개방되어 있지 않다.

이 구성은 흡입 유동이 피스톤 내를 관류하는 압축기 구성에 있어서 소음 감소 특징부들의 유리한 조합을 제공한다. 특히, 챔버(30025)(환형부(30032)에 의해 제공됨)로의 제한된 간극을 구비하여 디스크(30014)를 통한 통로(30022)에 의해 연결된 챔버(30024, 30025)는 우수한 머플러로서 기능한다. 챔버(30029) 내의 체적과 진입부(30030)의 치수는 머플러에 의해 예컨대 우연히 부가되어 유발될 수 있는 매체 맥동을 제거하도록 튜닝되는 헬름홀츠 공진기로서 기능하도록 선택된다. 튜브(30038)는 보다 높은 맥동을 제거하는 사분의 일 파장 사이드 브랜치 공진기로서 기능한다. 구멍이 위치, 길이 및 면적과 환형부(30032)의 치수는 피스톤 크라운을 통한 압축 챔버 내로의 유입을 향상시키기 위해 피스톤의 흡입측에서의 위상압 맥동에 대해서도 튜닝된다.

도 31은 도 30의 구성과 이론적으로 등가인 구성을 도시하고 있다. 도 31A는 흡입 포트(30020)에서의 가상의 압력 대 시간 파형을 도시하고 있다. 도 31B는 환형부(30032)의 방출부(30040)에서의 가상의 압력 대 시간 파형을 도시하고 있으며, 파형의 주 피크는 챔버(30024, 30025)에 의해 형성되는 머플러에 의해 감소되었다. 도 31C는 공진기 튜브(30038)와 챔버(30029)로의 진입부(30030) 사이의 환형부(30032)에서의 가상 파형을 도시하고 있다. 다음으로 선택된 높은 진동수는 사분의 일 파장 사이드 브랜치 공진기에 의해 제거된다. 도 31D는 환형부(30032)로의 진입부(30048)에서의 가상 파형을 도시하고 있다. 선택되는 남은 주요 파형 은 압축기이 운전 진동수에 상응하는 주요 기초 진동수는 남겨둔 채 제거되었다.

종래기술에서 압축기를 에워싸여진 셸 내부에 지지하는 것이 일반적이다. 일반적으로 사용되는 지지 구성은 복수의 코일 스프링이다. 각 코일 스프링은 한쪽 단부가 셸에 고정되고 다른쪽 단부가 압축기에 고정된다. 각 연결부는 고무 단부 노드 위에 끼워맞춤하는 것과 같이 모멘트를 전달하도록 형성된다. 스프링이 진동하는 압축기의 구성요소는 압축기 작동과 함께 진동 운동을 경험하게 되어 있다. 스프링은, 진동 운동이 스프링에 횡방향 변형을 발생시키도록 압축기 아래에 배열된다. 코일 스프링은 횡방향 변형에 대해서는 비교적 연성이지만 얼마간의 중심맞춤 효과를 제공한다. 하지만, 이 중심맞춤 힘은 지지 스프링이 선형 변형에 의해 구속되는 토크를 발생시킨다. 이것은 압축기를 구동시킴으로써 생기는 진동 평면에 팽행한 축선을 중심으로 하는 압축기의 운동을 요동시키는 결과를 초래한다. 본원 발명자들은 이 추가적인 요동 운동이 소음 및 진동의 원인이라고 생각한다.

도 13, 14, 37 및 38을 참조하면, 또다른 발명에 따라, 지지 스프링의 구성, 특히 그것들의 길이, 압축기 및 셸에 대한 연결 위치는 어떠한 순 토크도 지지 스프링으로부터의 중심맞춤 힘에 의해 압축기 상에 초래되지 않도록 선택된다.

본 발명의 하나의 양태에 따라, 이들 파라미터는 횡방향 이동시에 상부 지지 스프링 단부들을 평행하게 유지시키는 데 필요한 토크가 이동 압축기 구성요소의 질량 중심 주위에 작용하는 복귀 힘의 결과가 되도록 선정된다.

자유 길이를 따라 대칭인 지지 스프링에 대해서는, 바람직한 구성은 스프링 의 중간점이 이동 부품의 질량 중심의 진동(즉 왕복운동) 면과 동일 면상에 있는 것이다. 리니어 압축기의 하나의 바람직한 실시예가 도 37에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 압축기(37007)는 또한 수직방향으로 대칭이고 실린더 하우징(37004)은 기본적으로 작동하에서 단일의 이동 축선을 가지고 있다. 이 축선은 압축기 실린더의 중심선(37010)과 일치한다. 스프링(37006)은 각각 하우징상에서 상부 장착점(37007)에 그리고 셸상에서 하부 장착점(37009)에 연결된다. 각각의 연결부는 "내장형 단부"로서 거동하는 모멘트 전달 연결부이다. 연결부의 한가지 바람직한 형태가 도 38에 도시되어 있으며, 각 스프링의 각 단부의 단부 코일(38002)을 대응하는 스피것(38004) 위에 끼워맞춤으로써 스피것이 스프링의 코일 내부에 단단하게 끼워맞춤된다. 스피것(38004)은 예컨대 포스트(38006)에 접합되는 것과 같이 하여 각각의 압축기 또는 셸에 강성적으로 결합된다. 스피것(38004)은 바람직하게는 강성 플라스틱이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 코일 스프링은 중심점(37012)을 중심으로 대칭이고, 압축기 및 셸에 대한 스프링의 고정 방식의 특징은 스프링의 양단부에 동일하다. 따라서 압축기와 셀 사이의 각 연결부의 굽힘 중심은 각 스프링의 중간지점에 있다. 스프링 기하형상 및/또는 각 장착점의 특성의 변화는 리니어 압축기와 셸 사이의 각 연결부의 굽힘 중심의 변화를 초래한다. 따라서, 본 발명에 따른 최적 성능을 위해서는, 굽힘 중심은 실린더 어셈블리의 질량 중심의 진동 평면 내에 있어야 한다.

코일 스프링 뿐만 아니라 본 발명은 축선방향보다 측방향으로 현저히 작지만 중심맞춤 힘을 제공하는 다른 지지 부재의 사용 가능성을 감안한다. 예를 들면, 거의 수직으로 정렬된 판 스프링은 리니어 압축기에서 예상되는 진동의 리니어 특성을 부여할 수 있다.

바람직한 리니어 압축기는 그 중심선(이 중심선에 대하여 여전히 평행인 메인 스프링을 포함하지 않고 실린더에 대하여 견고하게 고정된 모든 조립체를 포함하는 실린더 조립체의 무게 중심)에 대하여 실질적으로 수직으로 대칭이므로 압축기의 중심선(37010)에 있다. 작동시에 실린더 조립체와 관련하여 구동되는 압축기의 모든 구성 요소는 또한 압축기의 중심선에 그 무게 중심을 가지고 있다. 이동 질량체는 압축기의 중심선을 따라 그 무게 중심이 진동하도록 왕복운동을 한다. 압축기는 견고하지 않은 헤드 단부에서 압축 가스 출구 연결부로부터 떨어져 지지 스프링(37006)에 실질적으로 자유롭게 매달려있다. 따라서, 전체 리니어 압축기의 무게 중심이 실질적으로 고정되어 유지되는 상태에서 실린더 조립체는 피스톤 부분의 운동과 반대로 진동한다. 따라서, 실린더 조립체의 무게 중심은 피스톤 부분의 진동 위상으로부터 180°차이를 두고 리니어 압축기의 중심선을 따라 진동한다.

실린더 부분의 진동이 본질적으로 단일 라인을 따라 이루어지기 때문에 진동의 평면은 이 라인을 포함하는 임의의 평면이 될 수 있다. 명료함을 위해 수평면이 바람직하다. 다른 방위는 스프링 및 장착 지점의 복잡한 배열을 필요로 한다. 스프링의 중심점을 압축기의 중심선을 통과하는 수평면과 일치시키기 위하여 스프링은 압축기 주위의 외부에 놓는 것이 바람직하며, 압축기의 둘레 주위에 복수의 스프링이 위치되므로 각각의 스프링은 압축기의 무게를 실질적으로 동일하게 분담 한다. 쌍으로 이루어진 2개의 스프링이 구비되어 있는 도 37에 도시된 압축기에서, 쌍으로 이루어진 각각의 스프링은 압축기의 마주하는 측면에 장착되며, 이것은 압축기의 무게 중심(37016)이 제 1 쌍 스프링(37022)과 제 2 쌍 스프링(37024)의 사이의 중간에 배치되도록 압축기를 지지함으로써 달성된다.

본 발명의 다른 관점에 따르면 지지 스프링의 배열은 임의의 단일 스프링에서 야기된 토크가 중간 부분에서 끝나는 다른 스프링으로부터의 토크에 의해 평행이 되도록 선택된다. 이 관점에 따른 하나의 실시 형태가 도 13에 예시되어 있고, 다른 실시 형태는 도 14에 예시되어 있다.

도 13의 실시예에서, 차단 스프링은 진동면(13002)상의 장착위치(13004)에서 압축기에 연결되어 있다. 각각의 위치(13004)에서 상부 스프링(13006)과 하부 스프링(13008)은 장착부의 양단부에 맞닿아 있다. 상부 스프링(13006)은 압축기 쉘의 상부 영역에 고정된 모멘트 저항 연결부(13010)와 연결되도록 확장된다. 하부 스프링(13008)은 이 쉘의 하부(13014)에 고정된 하부 장착 저항 연결부(13012)에 연결된다. 상부 스프링(13006)과 하부 스프링(13008)은, 압축기를 상기 쉘내에서 정위치에 위치시켜 하부 스프링상에 휴지시킴으로써 상부 스프링과 하부 스프링의 길이와 이들 스프링의 횡방향 강성이 실질적으로 동일하도록 선택되는 것이 바람직하다. 상부 스프링과 하부 스프링의 압축기 장착부(13004)로의 연결부도 예컨대,도 38에 도시된 것처럼 모멘트 저항 연결부이다.

도 13의 압축기의 작동에 있어서, 리니어(또는 플레이너(planar))진동운동은 스프링의 횡방향 편향에 의해 허용된다. 각각의 개별 스프링은 그것의 각각의 압 축기 장착부(13004)에 반응 토크를 가한다. 그러나, 각 하부 스프링(13008)에 의해 가해진 반작용 토크는 대응하는 상부 스프링(13006)에 의해 가해진 반작용 토크에 의해 상쇄된다.

도 14의 실시예는 플레이너 진동운동보다 오히려 리니어 진동운동을 나타내는 리니어 압축기에 특히 적합하다. 리니어 진동운동이 아닌 플레이너 진동운동과 관련해서는 차단 스프링의 축선이 모두 평행이고 진동 축선에 대해 수직인 것이 바람직하다. 진동이 리니어 진동인 경우, 스프링은 평행이고 진동의 축선에 대해 수직인 것이 바람직하다. 이와 같은 사실은 도 14의 실시예에서 인정된다. 차단 지지체는 압축기(14002)의 단부중 한 단부에 설치된다. 각 차단 지지체(14004)는 복수의 지지 스프링(14006)을 포함한다. 차단 스프링(14006)은 중심 허브(14008)로부터 둘레 링(14010)으로 확장된다.이 허브와 이 링중 하나는 압축기(14002)에 고정된다. 이 허브와 이 링중 다른 하나는 압축기 쉘(14007)에 고정된다. 둘레 링에 관련하여 도시되었지만, 이것은 단지 설명을 편리하게 하기 위해서 이다. 이들 스프링용 주변 지지체는 필요에 따라 이 쉘이나 압축기로 배향될 수 있거나 확장될 수 있다. 도시된 실시예에서 중심 허브(14008)는 실질적으로 중심선상에서 압축기에 연결되고, 그 결과 축선 또는 스프링은 압축기의 중심선과 직교한다. 지지 링(14004)은 압축기의 조립체와 협동해서, 그 결과 압축기 조립체는 쉘의 하반부로 들어가고 이어서 쉘의 상반부가 고정된다. 각각의 스프링(14006)은 앞에서 도 38과 관련해서 설명한 것처럼 모멘트 저항 연결부와 양단부중 한 단부에서 연결된다. 압축기의 작동에 있어서, 두 세트의 스프링중 어느 한 스프링에 의해서 가해진 어 떠한 반작용 토크도 같은 세트중 다른 스프링에 의해서 가해진 반작용 토크에 의해 상쇄되고, 따라서, 가해진 이들 토크는 압축기에 대한 차단 지지체의 축선상 위치내에서 균형을 이루어서 토크를 남기지 않으므로, 다른 지지체에서 반작용 토크를 요하지 않게 된다.

Claims (119)

1. 피스톤을 가지고 있고, 상기 피스톤이 크라운 및 측벽을 구비하여 상기 피스톤을 스프링에 연결시키는 피스톤 로드를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 리니어 압축기에 있어서,

   상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 사이에 연결부를 포함하고 있고, 상기 연결부는 축선방향 힘을 상기 피스톤에 직접 전달하고, 횡방향 힘을 상기 피스톤 크라운의 반대쪽 축선방향 위치에서 상기 피스톤에 전달하고, 피스톤 왕복운동 축선에 대해 횡단방향으로 그리고 피스톤 왕복운동 축선 둘레로 균일하게 상기 피스톤과 상기 피스톤 로드 사이에 회전 가요성을 제공하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더 내에서의 상기 피스톤의 작동시에 가스 베어링에 의해 윤활되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연결부는 상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 크라운 사이에 축선방향으로 강성이고 횡방향으로 유연성인 링크를 포함하고 있고, 상기 연결부는 상기 피스톤 측벽의 내면에 횡방향 힘을 전달하기 위해, 상기 피스톤 로드와 연결되고, 상기 링크의 길이를 따라 축선방향 중간 위치에서 상기 피스톤 측벽의 내면쪽으로 뻗어 있는 횡방향 부하 부재를 포함하고 있는 것을 특징 으로 하는 리니어 압축기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 횡방향 부하 부재는 상기 피스톤 로드와 연결된 강성 플랜지, 및 상기 플랜지의 외주부에 고정되어 상기 피스톤 측벽의 상기 내면과 접촉하여 상기 플랜지와 상기 피스톤 측벽의 내면 사이에 상대 운동을 제공하는 베어링을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 베어링은 탄성중합체로 되어 있고, 가요성에 의해 운동을 허용하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 베어링은 미끄러운 성질을 가지고 있고, 미끄럼운동에 의해 운동을 허용하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 횡방향 부하 부재는 상기 피스톤 로드로부터 상기 피스톤 측벽의 상기 내면쪽으로 뻗어 있는 가요성 다이어프램 즉 스포크를 포함하고 있고, 상기 다이어프램의 외주부는 상기 내면에 연결되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 피스톤 크라운으로부터 상기 피스톤 로드를 향해 축선방향으로 뻗어 있는 캔틸레버 부재를 포함하고 있고, 상기 횡방향 부하 부재는 횡방향 부하를 상기 캔틸레버 부재에 전달하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재와 상기 횡방향 부하 부재는 그들 사이에 횡방향 부하를 전달하지만 상대 회전을 허용하는 베어링을 구비하여 하나가 다른 하나의 내부에 끼워져서 연결되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연결부는:

    상기 피스톤 크라운으로부터 뻗어 나와, 그것의 말단부가 상기 피스톤 로드를 향해 뻗어 있는 캔틸레버,

    말단부가 상기 피스톤 내로 뻗어 있는 상기 피스톤 로드로부터의 연장부, 및

    축선방향 부하 및 횡방향 부하를 전달하지만 피스톤의 왕복운동 방향에 대해 횡단방향인 축선을 중심으로 하는 상대 회전을 허용하는, 상기 캔틸레버와 상기 피스톤 로드 연장부 사이의 조인트를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 조인트는, 한쪽 면이 상기 캔틸레버에 그리고 다른쪽 면이 상기 연장부에 접합되어, 상기 캔틸레버의 말단부와 상기 연장부의 말단부 사이에 개재되는 탄성중합체 재료의 보디를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 조인트는 볼 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
13. 피스톤을 가지고 있고, 상기 피스톤이 크라운 및 측벽을 구비하여 상기 피스톤을 스프링에 연결시키는 피스톤 로드를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 리니어 압축기에 있어서,

    상기 피스톤 크라운으로부터 뻗어 나와, 그것의 말단부가 상기 피스톤 로드를 향해 뻗어 있는 캔틸레버,

    말단부가 상기 피스톤 내로 뻗어 있는 상기 피스톤 로드로부터의 연장부, 및

    축선방향 부하 및 횡방향 부하를 전달하지만 피스톤의 왕복운동 방향에 대해 횡단방향인 축선을 중심으로 하는 상대 회전을 허용하는, 상기 캔틸레버와 상기 피스톤 로드 연장부 사이의 조인트를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 조인트는, 한쪽 면이 상기 캔틸레버에 그리고 다른쪽 면이 상기 연장부에 접합되어, 상기 캔틸레버의 말단부와 상기 연장부의 말단부 사이에 개재되는 탄성중합체 재료의 보디를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 조인트는 볼 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
16. 피스톤을 가지고 있고, 상기 피스톤이 크라운 및 측벽을 구비하여 상기 피스톤을 스프링에 연결시키는 피스톤 로드를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 리니어 압축기에 있어서,

    상기 피스톤 로드와 상기 피스톤 크라운 사이에 축선방향으로 강성이고 횡방향으로 유연성인 링크, 및

    상기 피스톤 측벽의 내면에 횡방향 힘을 전달하기 위해, 상기 피스톤 로드와 연결되고, 상기 링크의 길이를 따라 축선방향 중간 위치에서 상기 피스톤 측벽의 내면쪽으로 뻗어 있는 횡방향 부하 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 횡방향 부하 부재는 상기 피스톤 로드와 연결된 강성 플랜지, 및 상기 플랜지의 외주부에 고정되어 상기 피스톤 측벽의 상기 내면과 접촉하여 상기 플랜지와 상기 피스톤 측벽의 내면 사이에 상대 운동을 제공하는 베어링을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 베어링은 탄성중합체로 되어 있고, 가요성에 의해 운동을 허용하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
19. 제 17 항에 있어서, 상기 베어링은 미끄러운 성질을 가지고 있고, 미끄럼운동에 의해 운동을 허용하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
20. 제 16 항에 있어서, 상기 횡방향 부하 부재는 상기 피스톤 로드로부터 상기 피스톤 측벽의 상기 내면쪽으로 뻗어 있는 가요성 다이어프램 즉 스포크를 포함하고 있고, 상기 다이어프램의 외주부는 상기 내면에 연결되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
21. 제 16 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 피스톤 크라운으로부터 상기 피스톤 로드를 향해 축선방향으로 뻗어 있는 캔틸레버 부재를 포함하고 있고, 상기 횡방향 부하 부재는 횡방향 부하를 상기 캔틸레버 부재에 전달하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 캔틸레버 부재와 상기 횡방향 부하 부재는 그들 사이에 횡방향 부하를 전달하지만 상대 회전을 허용하는 베어링을 구비하여 하나가 다른 하나의 내부에 끼워져서 연결되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
23. 셸,

    상기 셸 내부에 유지되어 상기 셸에 의해 에워싸여지는 리니어 압축기로서, 상기 셸 내의 가스 공간에 둘러싸여져 있고, 실린더 내에서 왕복운동가능한 피스톤 및 상기 가스 공간으로부터 상기 실린더 내로의 흡입 가스 경로를 가지고 있는 리니어 압축기,

    상기 셸 가스 공간으로의 흡입 가스 입구,

    상기 실린더로부터 상기 셸 바깥쪽으로의 압축 가스 경로, 및

    상기 가스 공간의 제1 영역을 상기 가스 공간의 제2 영역으로부터 분할하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에서의 가스 유동을 방지하는 가스 유동 방지기로서, 상기 흡입 가스 입구와 상기 흡입 가스 경로는 상기 제1 역역을 개방되고, 상기 압축 가스 경로는 상기 제2 영역을 통과하도록 되어 있는 가스 유동 방지기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 가스 유동 방지기는 상기 가스 공간 내에 환형 수축부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 셸은 전체적으로 길다란 베설(vessel)이고, 그것의 길이를 따라 네크 부분 경로를 포함하고 있고, 상기 셸의 내면은 상기 제1 영역 및 제2 영역에서보다 상기 네크의 영역에서 상기 리니어 압축기에 더 가까운 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
26. 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡입 가스 경로는 상 기 피스톤을 통해 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축 가스 경로는 상기 리니어 압축기와 연결된 배출 헤드를 포함하고 있고, 상기 배출 헤드는 배출 가스 챔버를 형성하는 내벽면, 상기 가스 공간의 상기 제2 영역 내의 외벽면, 및 상기 내면과 상기 외면 사이의 단열부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 단열부는 내벽과 외벽 사이에 에워싸여진 공간을 포함하고 있고, 상기 에워싸여진 공간은 작동 가스의 특성 및 소정의 작동 조건과 함께 20,000 미만의 레일리 수(Ra)를 부여하도록 충분히 작은 공간 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
29. 제 23 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더는:

    실린더 벽을 형성하는 실린더 하우징,

    실린더 단부를 형성하고 상기 압축 가스 경로로의 하나 이상의 배출 개구부를 포함하고 있는 밸브 플레이트,

    상기 밸브 플레이트와 상기 실린더 하우징 사이에 개재되는 단열부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 단열부는 두꺼운 폴리머 밀봉 개스킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
31. 길다란 압축기, 및

    상기 압축기를 둘러싸고 있고, 외면이 길이방향 축선에 대해 횡단방향인 적어도 하나의 큰 환형 중공부를 가지고 있는 길다란 중공형 셸을 포함하고 있고,

    상기 길다란 압축기는 상기 중공부를 통과하도록 상기 셸 내부에서 지지되는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 셸은 상기 중공부에 의해 제1 로브와 제2 로브로 분할되고, 상기 중공부는 상기 로브와 연결되는 웨이스트를 형성하고, 상기 웨이스트는 상기 로브보다 더 좁은 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
33. 제 32 항에 있어서, 상기 압축기는 리니어 압축기이고, 상기 리니어 압축기를 둘러싸는 상기 셸 내부에 가스 공간이 있고, 상기 리니어 압축기는 실린더 내에서 왕복운동가능한 피스톤 및 상기 가스 공간으로부터 상기 실린더 내로의 흡입 가스 경로를 가지고 있고, 상기 셸의 상기 제1 로브 내에 상기 셸 가스 공간으로의 흡입 가스 입구가 있고, 상기 셸의 상기 제2 로브를 통해 상기 실린더로부터 상기 셸 바깥으로의 압축 가스 경로가 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
34. 압축 공간을 형성하는 에워싸여진 단부를 구비한 단일 실린더를 가지고 있고, 상기 단일 실린더 내에서 피스톤이 왕복운동하는 압축기에 있어서,

    상기 압축 공간으로부터 배출 공간으로의 복수의 가스 유동 경로,

    각각의 상기 가스 유동 경로 내의 자체 작동 밸브로서, 밸브 전체에 걸쳐 존재하는 압력차의 영향하에 개방하고 스프링에 의해 폐쇄 상태로 가압되는 자체 작동 밸브를 포함하고 있고,

    각각의 상기 밸브 및 스프링은 단일의 평면형 밸브 부재의 일부분인 것을 특징으로 하는 압축기.
35. 제 34 항에 있어서, 각각의 상기 밸브 및 스프링은 다른 스프링과 다른 고유 진동수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
36. 제 35 항에 있어서, 각각의 상기 스프링은 다른 스프링과 다른 강성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
37. 제 36 항에 있어서, 상기 스프링은 캔틸레버 리프 스프링이고, 상기 밸브는 상기 캔틸레버 리프 스프링의 한 단부이고, 각각의 상기 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상은 다른 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상과 약간 다른 것을 특징으로 하는 압축기.
38. 제 35 항에 있어서, 각각의 상기 밸브는 다른 밸브와 약간 다른 질량을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
39. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 상기 밸브 부재는 상기 실린더의 상기 폐쇄 단부에 대해 고정되는 공통 지지 부재를 가지고 있고, 상기 복수의 캔틸레버 리프 스프링은 상기 공통 지지 부재로부터 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
40. 제 39 항에 있어서, 상기 공통 지지 부재는 중심 허브이고, 상기 캔틸레버 리프 스프링은 상기 허브로부터 반경방향으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
41. 제 40 항에 있어서, 상기 중심 허브 내에 추가적인 캔틸레버 리프 밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
42. 압축 공간을 형성하는 에워싸여진 단부를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있고, 상기 피스톤의 최대 행정과 실린더이 단면적의 곱이 15cc 미만인 압축기에 있어서,

    상기 압축 공간으로부터 배출 출구로의 적어도 3개의 가스 유동 경로,

    각각의 상기 가스 유동 경로 내의 자체 작동 밸브로서, 밸브 전체에 걸쳐 존재하는 압력차의 영향하에 개방하는 자체 작동 밸브를 포함하고 있는 것을 특징으 로 하는 압축기.
43. 제 42 항에 있어서, 각각의 상기 밸브는 스프링에 의해 폐쇄 상태로 가압되고, 각각의 상기 밸브 및 스프링은 다른 밸브 및 스프링과 다른 고유 진동수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
44. 제 43 항에 있어서, 각각의 상기 스프링은 다른 스프링과 다른 강성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
45. 제 44 항에 있어서, 상기 스프링은 캔틸레버 리프 스프링이고, 상기 밸브는 상기 캔틸레버 리프 스프링의 한 단부이고, 각각의 상기 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상은 다른 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상과 약간 다른 것을 특징으로 하는 압축기.
46. 제 42 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 밸브는 다른 밸브와 약간 다른 질량을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
47. 제 46 항에 있어서, 상기 스프링은 단일 밸브 부재의 일부분으로서 형성되고, 상기 밸브 부재는 상기 실린더의 상기 폐쇄 단부에 대해 고정되는 공통 지지 부재를 가지고 있고, 상기 복수의 캔틸레버 리프 스프링은 상기 공통 지지 부재로 부터 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
48. 제 47 항에 있어서, 상기 공통 지지 부재는 중심 허브이고, 상기 캔틸레버 리프 스프링은 상기 허브로부터 반경방향으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
49. 제 48 항에 있어서, 상기 중심 허브 내에 추가적인 캔틸레버 리프 밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
50. 압축 공간을 형성하는 에워싸여진 단부를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있는 압축기에 있어서,

    상기 압축 공간으로부터 배출 출구로의 복수의 가스 유동 경로,

    각각의 상기 가스 유동 경로 내의 자체 작동 밸브로서, 밸브 전체에 걸쳐 존재하는 압력차의 영향하에 개방하는 자체 작동 밸브를 포함하고 있고,

    각각의 밸브는 스프링에 의해 폐쇄 상태로 가압되고,

    각각의 상기 스프링 및 밸브의 고유 진동수는 (의도적으로, 밸브, 스프링 또는 다른 구성요소의 조립 또는 형태에 의해) 모두가 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 압축기.
51. 제 50 항에 있어서, 각각의 상기 밸브 및 스프링은 모든 다른 스프링과 다른 고유 진동수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
52. 제 50 항 또는 제 51 항에 있어서, 각각의 상기 스프링은 다른 스프링과 다른 강성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
53. 제 52 항에 있어서, 상기 스프링은 캔틸레버 리프 스프링이고, 상기 밸브는 상기 캔틸레버 리프 스프링의 한 단부이고, 각각의 상기 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상은 다른 캔틸레버 리프 스프링의 기하형상과 약간 다른 것을 특징으로 하는 압축기.
54. 제 50 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 밸브는 다른 밸브와 약간 다른 질량을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
55. 제 50 항 또는 제 54 항에 있어서, 상기 스프링은 단일 밸브 부재의 일부분으로서 형성되고, 상기 밸브 부재는 상기 실린더의 상기 폐쇄 단부에 대해 고정되는 공통 지지 부재를 가지고 있고, 상기 복수의 캔틸레버 리프 스프링은 상기 공통 지지 부재로부터 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
56. 제 55 항에 있어서, 상기 공통 지지 부재는 중심 허브이고, 상기 캔틸레버 리프 스프링은 상기 허브로부터 반경방향으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 압축 기.
57. 제 56 항에 있어서, 상기 중심 허브 내에 추가적인 캔틸레버 리프 밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
58. 압축 공간을 형성하는 에워싸여진 단부를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있는 압축기에 있어서,

    상기 압축 공간으로부터 공통 배출 출구로의 복수의 가스 유동 경로를 포함하고 있고, 상기 복수의 유동 경로는 모두가 동일한 길이를 가지고 있지는 않는 것을 특징으로 하는 압축기.
59. 제 58 항에 있어서, 각각의 상기 가스 유동 경로는 밸브 전체에 걸쳐 존재하는 압력차의 영향하에 개방하는 자체 작동 밸브를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
60. 제 59 항에 있어서, 각각의 상기 유동 경로는 공통 배출구를 구비한 분할형 배출 경로를 포함하고 있고, 각각의 상기 유동 경로는 상기 배출 경로의 일부분을 포함하고 있고, 상기 배출 경로의 상기 일부분은 모두가 동일한 길이를 가지고 있지는 않는 상기 유동 경로 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
61. 제 60 항에 있어서, 상기 유동 경로 내에 포함되어 있는 상기 배출 경로의 상기 일부분의 모두가 상이한 길이로 되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
62. 제 61 항에 있어서, 상기 분할형 배출 경로는 환형이지만 불완전한 환형이고, 상기 유동 경로는 상기 분할형 배출 경로의 환형부 둘레로 분산 배치된 위치에서 상기 분할형 배출 경로 내로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
63. 제 62 항에 있어서, 상기 공통 출구는 상기 환형부의 한쪽 단부에 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
64. 제 63 항에 있어서, 상기 공통 출구는 상기 환형부의 곡선 내의 방출 경로로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
65. 제 64 항에 있어서, 상기 분할형 배출 경로는 인접한 챔버들 사이의 개구부에 의해 연결된 복수의 챔버를 포함하고 있고, 각각의 상기 유동 경로는 다른 상기 챔버로 개방되는 것을 특징으로 하는 압축기.
66. 제 65 항에 있어서, 상기 방출 경로 내로 직접 개방되어 있는 중심 유동 경로를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
67. 제 60 항 내지 제 66 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자체 작동 밸브는 상기 분할형 배출 경로 내로의 상기 유동 경로의 개구부를 폐쇄하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 압축기.
68. 제 60 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축 공간은 한 쪽 단부가 밸브 플레이트에 의해 에워싸여지고, 상기 유동 경로는 상기 밸브 플레이트를 통과하고, 상기 유동 경로 개구부들은 상기 밸브 플레이트를 수직으로 관통하는 축선에 대해 공통 반경을 가지도록 상기 밸브 플레이트상에 이격되어 있고, 커버가 상기 밸브 플레이트에 고정되어 중심 축선방향 방출 경로 둘레로 분포된 복수의 축선방향 챔버를 형성하는 내벽을 가지고 있고, 상기 방출 경로를 형성하는 벽과 인접하는 챔버들 사이의 적어도 하나의 벽이 상기 밸브 플레이트와 연결되는 상태로, 상기 챔버 및 방출 경로는 상기 밸브 플레이트를 향해 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
69. 밸브 플레이트에 고정하기 위한 허브,

    상기 허브로부터 이격되어 있는 상기 허브 둘레의 환형부, 및

    상기 허브 둘레로 간격을 두고 상기 허브와 상기 환형부 사이에서 뻗어 있는 복수의 스포크를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 평면형 밸브 부재.
70. 제 69 항에 있어서, 3개 또는 5개의 상기 스포크를 포함하고 있는 것을 특징 으로 하는 평면형 밸브 부재.
71. 제 69 항 또는 제 70 항에 있어서, 각각의 상기 스포크는 사형(蛇形)이고, 상기 허브와 상기 환형부 사이의 반경방향 거리보다 상당히 더 긴 것을 특징으로 하는 평면형 밸브 부재.
72. 제 71 항에 있어서, 3개의 상기 스포크를 포함하고 있고, 각각의 스포크는 허브 단부와 환형부 단부를 가지고 있고, 상기 단부들은 각각의 허브 및 환형부와 거의 수직으로 결합되는 것을 특징으로 하는 평면형 밸브 부재.
73. 압축 공간을 형성하는 폐쇄된 단부를 구비한 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있고, 상기 압축 공간으로의 흡입 입구를 포함하여 개량된 압축기에 있어서,

    이격된 위치들에서 상기 피스톤 면을 빠져나가는 상기 피스톤을 통한 복수의 경로, 및

    상기 피스톤 면의 중심에 고정된 허브를 가지고 있고 통로 배출구를 덮도록 뻗어 있는 평면형 밸브 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
74. 제 73 항에 있어서, 상기 평면형 밸브 부재는 상기 허브 둘레의 환형부 및

    상기 허브 둘레로 간격을 두고 상기 허브와 상기 환형부 사이에서 뻗어 있는 복수 의 스포크를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
75. 제 74 항에 있어서, 상기 환형부는 상기 통로 배출구를 덮고, 상기 환형부의 외측 에지는 상기 실린더 벽으로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
76. 제 75 항에 있어서, 상기 밸브 부재의 스포크의 수는 3개로 된 세트와 5개로 된 세트 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 압축기.
77. 제 75 항 또는 제 76 항에 있어서, 각각의 상기 스포크는 사형이고, 상기 허브와 상기 환형부 사이의 반경방향 거리보다 상당히 더 긴 것을 특징으로 하는 압축기.
78. 제 77 항에 있어서, 3개의 상기 스포크를 포함하고 있고, 각각의 스포크는 허브 단부와 환형부 단부를 가지고 있고, 상기 단부들은 각각의 허브 및 환형부와 거의 수직으로 결합되는 것을 특징으로 하는 압축기.
79. 측벽 및 에워싸는 단부를 가지고 있고, 상기 에워싸는 단부를 통해 압축 공간으로의 흡입 가스 경로가 구비되어 있는 피스톤,

    상기 피스톤 내의 챔버로서, 상기 흡입 가스 경로가 빠져나가는 챔버, 및

    상기 에워싸는 단부 반대쪽의 상기 피스톤의 단부에서 상기 챔버로의 제한된 진입부를 형성하는 제1 배플을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
80. 제 79 항에 있어서, 상기 챔버 내에 제2 배플을 더 포함하고 있고, 이 제2 배플은 상기 피스톤 측벽 및 상기 에워싸는 단부와 함께 제1 서브-챔버를 형성하고, 상기 제1 배플 및 상기 피스톤 측벽과 함께 제2 챔버를 형성하고, 흡입 입구가 상기 제2 배플을 지나거나 통과하는 것을 특징으로 하는 압축기.
81. 제 79 항 또는 제 80 항에 있어서, 상기 제1 배플은 상기 피스톤 반대 단부 내에 지지되는 중공형 엔클로저를 포함하고 있고, 상기 흡입 입구는 상기 피스톤 슬리브와 상기 중공형 엔클로저 사이에 환형 유동 경로를 포함하고 있고, 상기 중공형 엔클로저로의 진입부가 상기 환형 유동 경로로의 개구부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
82. 제 81 항에 있어서, 상기 중공형 엔클로저로의 상기 진입부는 공진 튜브를 포함하고 있고, 상기 공진 튜브의 길이 및 면적과 상기 중공형 엔클로저의 내부 체적은 다른 방식으로 나타나는 진동수 성분을 제거하도록 튜닝된 헬름홀츠 공진기를 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 압축기.
83. 제 81 항에 있어서, 상기 압축 공간 내의 상기 피스톤에 고정되는 밸브 부재를 포함하고 있고, 상기 밸브 부재는 유효 가스 압력 및 동력 하에서 자체 작동하 고, 상기 제1 배플 및/또는 상기 중공형 엔클로저 둘레의 상기 환형부를 통한 상기 통로는 피스톤이 압축 행정을 막 시작할 때의 압축 맥동을 제공하도록 선택되는 길이와 면적을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
84. 제 81 항에 있어서, 피스톤 로드가 상기 피스톤 내로 뻗어 있고, 상기 중공형 엔클로저는 상기 피스톤 로드상에 지지되고, 상기 피스톤 슬리브와는 접촉되지 않고 지지되어, 상기환형 유동 경로가 상기 중공형 엔클로저를 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
85. 제 84 항에 있어서, 상기 피스톤 로드는 상기 피스톤의 상기 에워싸는 단부에 연결되고, 상기 제1 배플은 상기 피스톤 로드로부터 상기 피스톤 슬리브의 내면까지 뻗어 있고 횡방향 부하를 전달하지만 설정방향에 있어서의 변화를 차단하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
86. 압축기의 작동 평면 내에서 질량 중심이 진동하는 어셈블리상에 장착 연결부를 가진 압축기,

    상기 압축기를 에워싸고 있는 셸, 및

    낮은 굽힘 강성을 가진 복수의 지지 부재로서, 상기 장착 연결부와 상기 셸 사이를 연결하고, 상기 압축기에 대해 수직방향 지지를 제공하고, 각각의 지지 부재는 한쪽 단부에서 상기 압축기 장착 지점에 연결되고 다른쪽 단부에서 상기 셸에 연결되고, 양 단부들 사이에 "굽힘 중심"을 가지도록 되어 있는 복수의 지지 부재를 포함하고 있고,

    각각의 지지 부재의 굽힘 중심은 상기 진동 평면과 동일 평면에 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
87. 제 86 항에 있어서, 각각의 상기 지지 부재는 코일 스프링이고, 각각의 상기 코일 스프링의 굽힘 강성은 중간점을 중심으로 대칭이고, 상기 코일 스프링의 중간점은 상기 진동 평면과 동일 평면에 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
88. 제 87 항에 있어서, 각각의 상기 코일 스프링은 중심선을 가지고 있고, 상기 중심선이 상기 피스톤 왕복운동 축선에 수직한 상태로 상기 셸로부터 상기 압축기까지 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
89. 제 88 항에 있어서, 상기 리니어 압축기는 상기 진동 평면에 걸쳐 거의 대칭적으로 되어 있고, 상기 어셈블리상의 상기 장착 연결부는 상기 평면 위에 있고, 스프링은 상기 평면 아래에서 상기 셸에 장착되는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
90. 제 89 항에 있어서, 상기 장착 연결부는 압축기의 외주부 바깥쪽에 있고, 상기 지지 스프링은 상기 압축기의 높이보다 짧은 것을 특징으로 하는 수납식 압축 기.
91. 압축기의 작동 평면 내에서 질량 중심이 진동하는 어셈블리상에 장착 연결부를 가진 압축기,

    상기 압축기를 에워싸고 있는 밀폐형 셸, 및

    낮은 굽힘 강성을 가진 복수의 코일 지지 스프링으로서, 상기 장착 연결부와 상기 셸 사이를 연결하고, 상기 압축기에 대해 수직방향 지지를 제공하고, 각각의 코일 지지 스프링은 한쪽 단부에서 상기 압축기 장착 지점에 연결되고 다른쪽 단부에서 상기 셸에 연결되도록(모멘트 전달 연결부내에서) 되어 있는 복수의 코일 지지 스프링을 포함하고 있고,

    상기 압축기와 하우징 사이에서의 스프링의 배치와 각 스프링의 굽힙 강성 프로파일 및 길이는, 각각의 지지 스프링에 의해 지지되는 수직방향 부하가 압축기가 작동할 때 거의 일정하도록(압축기가 작동하지 않을 때에도) 되어 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
92. 제 91 항에 있어서, 각각의 상기 코일 스프링은 한쪽 단부에서 상기 압축기 장착 지점에 연결되고 다른쪽 단부에서 상기 셸에 연결되고, 양 단부들 사이에 "굽힘 중심"을 가지고,

    각각의 코일 스프링의 굽힘 중심은 상기 진동 평면과 동일 평면에 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
93. 제 91 항에 있어서, 2개 이상의 상기 스프링이 한 세트로서 공통 축선방향 위치에서 상기 압축기에 연결되고, (압축기가 진동할 때) 상기 스프링 세트로부터 상기 압축기에 가해지는 순 반작용 토크는 0인 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
94. 제 93 항에 있어서, 상기 스프링 세트는 상기 진동 평면에 걸쳐 서로 대향하고 대칭인 2개의 스프링을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
95. 제 93 항에 있어서, 상기 진동은 선형이고, 상기 스프링 세트는 진동 라인에 대해 반경방향으로 정렬된 적어도 3개의 스프링을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
96. 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있고, 상기 피스톤을 통한 흡입 가스 경로를 구비하고 있는 압축기에 있어서, 상기 실린더가:

    실린더 벽을 형성하는 실린더 하우징,

    실린더 단부를 형성하고 상기 압축 가스 경로로의 하나 이상의 배출 개구부를 포함하고 있는 밸브 플레이트, 및

    상기 밸브 플레이트와 상기 실린더 하우징 사이에 개재되는 단열부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
97. 제 96 항에 있어서, 상기 단열부는 두꺼운 폴리머 밀봉 개스킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
98. 셸,

    상기 셸 내부에 유지되어 상기 셸에 의해 에워싸여지는 압축기로서, 상기 셸 내의 가스 공간에 둘러싸여져 있고, 실린더 내에서 왕복운동가능한 피스톤 및 상기 가스 공간으로부터 상기 실린더 내로의 흡입 가스 경로를 가지고 있는 압축기,

    상기 셸 가스 공간으로의 흡입 가스 입구,

    상기 실린더로부터 상기 셸 바깥쪽으로의 압축 가스 경로로서, 상기 리니어 압축기와 연결된 배출 헤드를 포함하고 있고, 상기 배출 헤드가 배출 가스 챔버를 형성하는 내벽면, 상기 가스 공간의 상기 제2 영역 내의 외벽면, 및 상기 내면과 상기 외면 사이의 단열부를 가지고 있도록 되어 있는 압축 가스 경로를 포함하고 있을 특징으로 하는 수납식 압축기.
99. 제 98 항에 있어서, 상기 단열부는 내벽과 외벽 사이에 에워싸여진 가스 공간을 포함하고 있고, 상기 가스 공간은 작동 가스의 특성 및 소정의 작동 조건과 함께 20,000 미만의 레일리 수(Ra)를 부여하도록 충분히 작은 공간 크기를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
100. 제 98 항 또는 제 99 항에 있어서, 상기 흡입 가스 경로는 상기 배출 헤드를 지나지 않는 것을 특징으로 하는 수납식 압축기.
101. 오일 윤활 없이 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 포함하고 있고, 상기 피스톤을 통한 흡입 가스 경로를 구비하고 있는 압축기에 있어서, 상기 실린더가:

     실린더 벽을 형성하는 실린더 하우징,

     실린더 단부를 형성하고 상기 압축 가스 경로로의 하나 이상의 배출 개구부를 포함하고 있는 밸브 플레이트, 및

     상기 밸브 플레이트와 상기 실린더 하우징 사이에 개재되는 두꺼운 폴리머 밀봉 개스킷을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
102. 밀폐형 셸 내에 탄성적으로 지지되는 리니어 압축기를 포함하고 있고, 상기 압축기의 구성이 일정 축선상에서의 소정의 사이클 운동을 부여하도록 되어 있는 냉동 압축기에 있어서,

     상기 리니어 압축기와 상기 셸 사이에 뻗어 있는 공급 경로를 포함하고 있고,

     상기 공급 경로는 상기 소정의 사이클 운동 축선에 평행한 평면 내에 놓이는 루프로 형성되고,

     상기 루프의 양 단부는 평행하고, 상기 평면에 수직인 축선을 중심으로 한 모멘트에 저항하도록 상기 압축기 및 상기 셸에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 냉동 압축기.
103. 제 102 항에 있어서, 상기 공급 경로의 상기 양 단부는 상기 압축기의 소정의 운동 축선에 대해 평행하게 장착되는 것을 특징으로 하는 냉동 압축기.
104. 제 102 항 또는 제 103 항에 있어서, 상기 공급 경로는 리니어 전기 모터로의 전기 공급 경로이고, 서로 이격되고 횡단방향 섹션에 의해 각각의 말단부가 연결되는 한쌍의 평행한 섹션으로 된 루프로 형성되는 와이어를 포함하고 있고, 상기 한쌍의 평행 섹션의 각각의 말단부는 상기 압축기 및 상기 셸에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 냉동 압축기.
105. 제 104 항에 있어서, 상기 루프의 상기 횡단방향 섹션은 상기 한쌍의 팽행 섹션 중 하나의 상기 말단부와 그것의 장착점 사이의 거리보다 더 긴 것을 특징으로 하는 냉동 압축기.
106. 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤을 가지고 있고, 상기 피스톤이 환형 코너의 상기 피스톤의 단부에서 끝나는 외벽면을 구비하고 있는, 리니어 압축기에 있어서,

     상기 외벽면의 영역이 상기 코너에서 감소하는 반경을 가지고 있어, 상기 실린더와 상기 피스톤 사이의 평균 간극이 상기 코너에서 상기 피스톤 벽과 상기 실린더 사이의 최소 환형 평균 간극보다 크고, 상기 코너에서의 감소하는 직경의 상 기 영역은 피스톤이 이동할 때 상기 단부면 선단에 상승을 제공하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
107. 제 106 항에 있어서, 작동시에 상기 실린더 내에서의 피스톤의 미끄럼운동은 가스 베어링에 의해 윤활되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
108. 제 107 항에 있어서, 상기 코너에서의 상기 평균 간극은 상기 피스톤 외벽면과 상기 실린더 사이의 중간의 간극보다 큰 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
109. 제 106 항 내지 제 108 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감소되는 반경의 영역은 환형인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
110. 제 106 항 내지 제 109 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 영역내에서 상기 평균 간극은 상기 피스톤 벽면의 대부분에 대한 상기 최소 환형 평균 간극의 0.1 내지 4배인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
111. 제 106 항 내지 제 109 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 영역내에서 상기 평균 간극은 상기 피스톤 벽면의 대부분에 대한 상기 최소 환형 평균 간극의 0.25 내지 2배인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
112. 제 106 항 내지 제 111 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 영역은 상기 피스톤 외벽면을 따라 축선방향으로 상기 최소 환형 평균 간극의 500 내지 2000배의 거리로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
113. 제 106 항 내지 제 112 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 영역 내에서 상기 직경 감소는 변화하여, 상기 코너에서 최대로 되고, 상기 코너 반대쪽의 상기 환형 영역의 에지에서 최소로 되고 여기서 상기 환형 영역은 상기 최소 환형 평균 간극을 가지는 상기 외벽면이 영역과 만나는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
114. 제 106 항 내지 제 113 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤의 상기 외벽면은 각각의 상기 코너에서 상기 감소되는 직경의 영역을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
115. 가스 베어링 윤활식 리니어 압축기용 피스톤을 제작하는 방법에 있어서,

     조절되는 부식에 적합한 외벽면을 포함하는 피스톤 보디를 만드는 단계,

     상기 외벽면을 부식시키기 위해(예컨대 전기분해 또는 화학반응에 의해) 전해액 속에 상기 피스톤 보디를 침지시키는 단계, 및

     상기 전해액으로부터 상기 피스톤 보디 단부를 후퇴시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
116. 제 115 항에 있어서, (a) 단계는 상기 피스톤 보디를 그것의 외면상에 일정 두께의 판상 금속층을 가지도록 하는 단계로서, 상기 피스톤이 상기 단부가 일정 시간동안 그리고 상기 금속층이 상기 외벽면의 환형 영역으로부터 완전히가 아닌 부분적으로 제거되는 조건 하에서 침지되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
117. 제 116 항에 있어서, 상기 피스톤 외면의 전체 침지 시간은 상기 피스톤 단부로부터 상기 외면을 따른 위치와 함께 변하여, 상기 피스톤 단부에서 가장 길고, 상기 단부로부터 먼 상기 환형 영역 내의 위치에서는 짧은 것을 특징으로 하는 방법.
118. 제 117 항에 있어서, 상기 침지 시간은 상기 전해액 내외로 상기 피스톤 단부를 계속해서 왕복운동시킴으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
119. 제 118 항에 있어서, 상기 피스톤 단부는 상기 전해액 내외로 반복적으로 왕복운동되는 것을 특징으로 하는 방법.

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