KR20060033586A

KR20060033586A - 리니어 압축기의 흡입부

Info

Publication number: KR20060033586A
Application number: KR1020040082763A
Authority: KR
Inventors: 정충민; 허대녕; 김형석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-19

Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기의 흡입부는 피스톤에 유체 흡입 유로가 형성됨과 아울러 상기 유체 흡입 유로 보다 협소한 흡입 포트가 형성되고, 상기 유체 흡입 유로와 흡입 포트의 사이에 경사 유로가 형성되어, 유체 흡입 유로 내의 유체가 급격하게 꺽이지 않고 흡입 포트로 유동되므로, 유체의 급격한 속도 변화가 없고, 흡입 포트 입구에서의 분리 현상이 발생되지 않으며, 유동 손실이 최소화되어 효율이 상승되는 이점이 있다.

리니어 압축기, 흡입부, 피스톤, 유체 흡입 유로, 흡입 포트, 경사 유로, 흡입 밸브

Description

리니어 압축기의 흡입부{Suction part of linear compressor}

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기가 도시된 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 피스톤의 확대 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 흡입부를 갖는 리니어 압축기 일실시예의 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 피스톤 및 흡입 밸브의 확대 단면도,

도 5는 도 3에 도시된 피스톤 및 흡입 밸브가 도시된 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50: 밀폐 용기 60; 리니어 압축부

62: 실린더 64: 실린더 블록

65: 토출 밸브 어셈블리 80: 피스톤

81: 피스톤의 선단 81a: 피스톤의 선단 내측면

81b: 피스톤의 선단 외측면 82: 유체 흡입 유로

83,84,85: 흡입 포트 86: 경사 유로

86′: 피스톤 선단의 경사면 87: 흡입 밸브

88: 체결볼트 89: 플랜지

90: 머플러 91; 머플러 본체

92: 소음관 100: 리니어 모터

S: 고정자 101: 아우터 코어

102: 보빈 103: 코일

104: 이너 코어 M: 가동자

105: 마그네트 106: 마그네트 프레임

110: 스테이터 커버 112: 제 1 스프링

114: 제 2 스프링 116: 스프링 서포터

본 발명은 리니어 압축기의 흡입부에 관한 것으로서, 특히 피스톤의 유체 흡입 유로와 흡입 포트 사이에 경사 유로가 형성되어 유체 분리 현상이 발생되지 않는 리니어 압축기의 흡입부에 관한 것이다.

일반적으로 리니어 압축기(Linear compressor)는 리니어 모터의 직선 구동력을 이용하여 실린더 내부에서 피스톤을 직선 왕복 운동시키면서 유체를 흡입하고 압축하여 토출하는 기기이다.

도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기가 도시된 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 피스톤의 확대 단면도이다.

종래 기술에 따른 리니어 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(2)와, 상기 밀폐용기(2)의 내부에 위치되어 냉매 가스 등의 유체(이하, ‘유체’라 칭함)를 압축하는 리니어 압축부(10)를 포함하여 구성된다.

상기 밀폐 용기(2)에는 외부로부터 유체가 흡입되는 흡입 파이프(4)가 관통되고, 상기 리니어 압축부(10)에서 압축된 유체가 토출되는 루프 파이프(6)가 관통된다.

상기 리니어 압축부(10)는 실린더(12)가 구비된 실린더 블록(14)과, 흡입파이프(20)가 구비된 백 커버(22)와, 상기 실린더(12) 내부로 진퇴 가능하게 배치된 피스톤(30)과, 상기 피스톤(30)을 상기 실린더(12)로 진퇴시키도록 구동력을 발생하는 리니어 모터(40)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더(12)의 선단에는 상기 피스톤(30) 및 실린더(12)와 함께 압축실(C)를 형성하고, 상기 압축실(C)에서 압축된 유체를 상기 루프 파이프(6)로 토출하는 토출 밸브 어셈블리(16)가 장착된다.

상기 실린더 블록(14)은 제 1 댐퍼(17)에 의해 상기 밀폐용기(2)내에 완충 가능하게 지지된다.

상기 백 커버(22)는 제 2 댐퍼(23)에 의해 상기 밀폐용기(2)내에 완충 가능하게 지지된다.

상기 피스톤(30)은 유체가 유입되는 유체 흡입 유로(31)가 길이 방향으로 길게 형성되고, 선단에는 복수개의 흡입포트(32)가 형성되며, 선단면에는 상기 복수개의 흡입포트(32)를 개폐하는 흡입밸브(33)가 구비된다.

상기 흡입포트(32)의 각각은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(15)의 선단 가장자리측에 형성되고, 상기 유체 흡입 유로(31) 보다 협소한 원통 형상으로 이루어져 상기 유체 흡입 유로(31)와 단턱지게 형성되며, 상기 유체 흡입 유로(31)와 통하도록 상기 피스톤(15)의 길이 방향으로 형성된다.

상기 피스톤(30)은 후단에 상기 리니어 모터(40)가 연결되기 위한 플랜지부(34)가 형성된다.

상기 피스톤(30)은 상기 플랜지부(34)와 실린더 블록(14)의 사이에 제 1 스프링(35)이 배치되고, 상기 플랜지부(34)와 백 커버(22) 사이에는 제 2 스프링(36)이 배치되어, 상기 실린더 블록(14)과 백 커버(22)에 탄성적으로 지지된다.

상기 피스톤(30)과 백 커버(22)의 흡입 파이프(20) 사이에는 소음을 저감하기 위한 머플러(37)가 설치된다.

상기 머플러(37)는 상기 피스톤(30)의 선단 중앙을 향해 소음관(38)이 돌출되게 형성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 리니어 압축기의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

상기 리니어 모터(40)의 구동시 상기 피스톤(30)은 상기 실린더(12)의 내부로 진퇴되고, 상기 밀폐용기(2) 내부의 유체는 상기 백 커버(22)의 흡입파이프(20)로 흡입되어 상기 머플러(37)를 통과한 후, 상기 피스톤(30)의 유체 흡입유로(31)로 흡입된다.

상기 피스톤(30)의 유체 흡입 유로(31)로 흡입된 유체는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 흡입 포트(32)를 향해 이동되면서 유동이 꺽이고, 상기 흡입 포트(32)를 통과한 후 압축실(C)로 유입된다.

한편, 상기 피스톤(30)이 전진시 상기 흡입밸브(33)는 상기 흡입 포트(32)를 막고, 상기 압축실(C) 내부에 있던 유체가 압축되며, 압축된 유체는 상기 토출 밸브 어셈블리(16)를 통과하여 상기 루프 파이프(6)로 토출된다.

그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 흡입부는 상기 흡입 포트(32)의 시작 부위에서 유동의 급격한 꺽임이 발생되어 유체의 유속이 빨라지고, 분리 영역(S, Seperation area)가 발생되어 손실이 증대되므로 압축 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유체가 급격하게 꺽이지 않게 하여 분리 영역을 없애고, 효율을 상승시킬 수 있는 리니어 압축기의 흡입부를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 흡입부는 실린더로 직선 왕복 가능하게 배치되고, 상기 실린더로 유체가 흡입되기 위한 유체 흡입 유로가 형성되며, 선단에 상기 유체 흡입 유로 보다 협소한 흡입 포트가 형성된 피스톤과; 상기 흡입 포트를 개폐하는 흡입 밸브를 포함하여 구성되고, 상기 피스톤은 상기 유체 흡입 유로와 흡입 포트의 사이에 경사 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 흡입 포트는 상기 피스톤 선단의 편심 위치에 상기 피스톤의 길이 방향 으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 흡입 포트는 복수개 형성되고, 상기 경사 유로는 상기 유체 흡입 유로에서 상기 흡입 포트가 형성된 부위를 향해 경사진 것을 특징으로 한다.

상기 경사 유로는 상기 유체 흡입 유로에서 흡입 포트측으로 갈수록 협소해지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 흡입부를 갖는 리니어 압축기 일실시예의 단면도이다.

본 발명에 따른 흡입부를 갖는 리니어 압축기 일실시예는 도 4에 도시된 바와 같이, 밀폐 용기(50)의 내부에 리니어 압축부(60)가 설치된다.

상기 밀폐 용기(50)는 하부 쉘(51)과, 상기 하부 쉘(51)의 상측을 덮는 상부 쉘(52)로 구성되어, 하부 쉘(51)과 상부 쉘(52)의 내측에 밀폐 공간이 형성된다.

상기 밀폐 용기(50)에는 냉매 가스 등의 유체(이하, ‘유체’라 칭함)가 상기 밀폐 용기(50) 내부로 흡입되도록 흡입 파이프(53)가 관통되게 설치되고, 상기 리니어 압축부(60)에서 압축된 유체가 상기 밀폐 용기(50) 외부로 안내되도록 루프 파이프(54)가 관통되게 설치된다.

상기 리니어 압축부(60)는 상기 밀폐 용기(50)의 내부에 설치된 제 1 댐퍼(61a)에 후방부가 올려지고, 상기 밀폐 용기(50)의 내부에 설치된 제 2 댐퍼(61b)에 전방부가 올려져 상기 밀폐 용기(50)에 완충 가능하게 지지된다.

상기 리니어 압축부(60)는 실린더(62)가 구비된 실린더 블록(64)과, 흡입파이프(71)가 구비된 백 커버(72)와, 상기 실린더(62)로 직선 왕복 가능하게 배치된 피스톤(80)과, 상기 피스톤(80)을 상기 실린더(62)로 직선 왕복 시키도록 구동력을 발생하는 리니어 모터(100)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더(62)는 상기 실린더 블록(64)의 중앙에 배치된다.

상기 실린더(62)의 전방에는 상기 피스톤(80)과의 사이에 압축실(C)을 형성하고, 상기 압축실(C) 내부의 유체가 소정 압력 이상으로 압축되면, 압축된 유체를 상기 루프 파이프(54)로 토출시키는 토출 밸브 어셈블리(65)가 장착된다.

상기 토출 밸브 어셈블리(65)는 상기 실린더(62)의 선단을 개폐하기 위한 토출 밸브(66)와, 상기 토출 밸브(66)가 토출 스프링(67)으로 탄지되고 일측에 유체 토출홀(68a)이 형성된 내측 토출 커버(68)와, 상기 내측 토출 커버(68)와의 사이에 유로가 형성된 외측 토출 커버(69)와, 상기 외측 토출 커버(69)에 장착되고 상기 루프 파이프(54)가 연결되는 유체 토출 파이프(70)를 포함하여 구성된다.

상기 백 커버(72)는 후술하는 스테이터 커버(110)에 체결볼트 등의 체결수단으로 고정된다.

도 4는 도 3에 도시된 피스톤 및 흡입 밸브의 확대 단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 피스톤 및 흡입 밸브가 도시된 분해 사시도이다.

상기 피스톤(80)에는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 실린더로 유체가 흡입되기 위한 유체 흡입 유로(82)가 형성된다.

상기 유체 흡입 유로(82)는 상기 피스톤(80)의 길이 방향으로 길게 형성되 되, 상기 피스톤(80)의 선단(81) 내측면(81a)까지 원통 형상으로 형성된다.

상기 피스톤(80)의 선단(81)에는 상기 유체 흡입 유로(81) 보다 협소한 흡입 포트(82,83,84)가 성형된다.

상기 흡입 포트(83,84,85)는 복수개 형성된다.

상기 흡입 포트(83,84,85)는 상기 피스톤(80) 선단(81)의 편심 위치에 상기 피스톤(80)의 길이 방향으로 형성된다.

상기 피스톤(80)은 상기 유체 흡입 유로(82)와 흡입 포트(83,84,85)의 사이에 경사 유로(86)가 형성된다.

상기 경사 유로(86)는 상기 유체 흡입 유로(82)에서 흡입 포트(83,84,85)측으로 갈수록 협소해진다.

상기 경사 유로(86)는 상기 유체 흡입 유로(82)에서 상기 흡입 포트(83,84,85)가 형성된 부위를 향해 경사지게 형성된다.

즉, 상기 피스톤(80)은 상기 선단(81)의 내측면(81a)과 상기 흡입 포트(83,84,85)의 사이에 경사면(86′)이 형성된다.

즉, 상기 피스톤(80)은 주물 제작시 상기 피스톤(80)의 선단(81) 내측면측이 경사면(86′)을 갖도록 성형하고, 주물 완료 후에 드릴 등으로 상기 흡입 포트(83,84,85)를 가공한다.

한편, 상기 피스톤(80)의 선단(81) 외측면(81b)에는 상기 흡입 포트(83,84,85)를 개폐하는 흡입밸브(87)가 장착된다.

여기서, 상기 흡입 밸브(87)는 상기 피스톤(80)의 선단(81)에 체결볼트(88) 로 체결된 탄성 부재로서, 상기 압축실 및 흡입 포트(83,84,85)의 압력 차에 의해 상기 흡입 포트(83,84,85)를 개폐한다.

상기 흡입밸브(87)는 중앙(87a)에 체결공(87b)이 형성되어 상기 피스톤(80)의 선단(81) 중앙에 체결볼트(88)로 고정되고, 가장자리(87c) 중 일부(87d)가 전방으로 휘면서 상기 흡입 포트(83,84,85)를 개방할 수 있도록 가장자리(87c)와 중앙 사(87a)이에 탄성 홈(87e)이 형성된다.

한편, 상기 피스톤(80)의 후단에는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 모터(100)가 연결되기 위한 플랜지(88)가 형성된다.

상기 피스톤(80)의 후단측에는 상기 백 커버(72)의 흡입파이프(71)로 흡입된 유체를 상기 피스톤(80)의 유체 흡입 유로(81)로 안내함과 아울러 소음을 저감시키는 머플러(90)가 설치된다.

상기 머플러(90)는 머플러 본체(91)와, 상기 머플러 본체(91)에서 상기 피스톤(80)의 선단(81) 중앙을 향해 돌출된 소음관(92)을 포함하여 구성된다.

상기 머플러 본체(91)는 그 중앙부에 상기 백 커버(72)의 흡입 파이프(71)가 삽입되는 삽입홀(91a)이 형성되고, 상기 삽입홀(91a)의 주변에는 소음 저감을 위한 복수개의 공명 공간(91b)이 형성된다.

상기 리니어 모터(100)는 크게 고정자(S)와 가동자(M)로 이루어진다.

상기 고정자(S)는 상기 실린더 블록(64)에 설치된 아우터 코어(101)와, 상기 아우터 코어(101)에 설치된 보빈(102)과, 상기 보빈(102)에 권선된 코일(103)과, 상기 아우터 코어(16a)와 일정 공극을 갖도록 상기 실린더 블록(64)에 설치된 이너 코어(104)를 포함하여 구성된다.

상기 가동자(M)는 상기 코일(16c) 주변에 형성된 자기력에 의해 직선 왕복되도록 상기 아우터 코어(101)와 이너 코어(104)의 사이에 위치된 마그네트(105)와, 상기 마그네트(105)가 장착되고 상기 피스톤(80)의 플랜지(87)에 결합되어 상기 피스톤(80)에 직선 운동력을 전달하는 마그네트 프레임(106)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 리니어 압축기는 상기 아우터 코어(91)의 옆에 배치되는 스테이터 커버(110)와, 상기 백 커버(72)와의 사이에 제 1 스프링(112)이 배치되고 상기 스테이터 커버(110)와의 사이에 제 2 스프링(114)이 배치된 스프링 서포터(116)를 더 포함하여 구성된다.

상기 제 1 스프링(112) 및 제 2 스프링(114)은 상기 피스톤(80)이 왕복 운동될 때 가진되도록 탄성력을 제공하는 것으로, 상기 리니어 모터(100)에서 발생된 에너지를 저장하였다가 상기 피스톤(80)에 돌려준다.

상기 스프링 서포터(116)는 상기 피스톤(80)의 플랜지(87)측에 체결볼트 등의 체결수단으로 고정된다.

참조 부호 81c는 상기 피스톤(80)의 선단에 형성되어 체결볼트(88)가 체결되는 체결공이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 코일(103)에 전압이 인가되면, 상기 코일(103)의 주변에는 자기장이 형성되고, 상기 마그네트(105)는 상기 자기장과의 상호 작용으로 직선 왕복 운동되며, 상기 마그네트(105)의 직선 왕복 운동은 상기 마그네트 프레임(106)을 통해 상기 피스톤(80)으로 전달되고, 상기 피스톤(80)은 실린더(62) 내부를 직선 왕복하게 된다.

상기 피스톤(80)의 후퇴시 상기 흡입 밸브(87)는 압축실(C)과 흡입 포트(83,84,85)의 압력 차에 의해 상기 가장자리부(87c)의 일부(87d)가 전방으로 휘면서 상기 흡입 포트(83,84,85)를 개방하고, 상기 유체 흡입 유로(82) 내부의 유체는 상기 경사 유로(86)에 안내되면서 급격한 유동 변화 및 속도 변화 없이 상기 흡입 포트(83,84,85)를 향해 유동되며, 상기 흡입 포트(83,84,85)를 통과하여 상기 압축실(C)로 흡입된다.

상기 피스톤(80)의 전진시 상기 흡입 밸브(87)는 상기 압축실(C)로 흡입된 유체 및 자체 탄성력에 의해 상기 가장자리부(87c)의 일부(87d)가 복원되면서 상기 흡입 포트(83,84,85)를 밀폐하고, 상기 압축실(C)로 흡입된 유체는 상기 피스톤(80)의 선단(81)에 의해 가압되어 압축된다.

상기 피스톤(80)에 의해 압축되는 유체는 소정 압력 이상으로 압축되면, 상기 토출 밸브(66)를 전방으로 밀면서 상기 내측 토출 커버(68)의 내부로 이동되고, 상기 유체 토출홀(68a)과, 상기 내측 토출 커버(68)와 외측 토출 커버(69) 사이와, 상기 유체 토출 파이프(70)와, 상기 루프 파이프(54)를 차례로 통과하여 토출된다.

한편, 상기 피스톤(80)의 전진시 상기 밀폐 용기(50) 내부의 유체는 상기 유체 흡입 유로(82)에 형성된 부압에 의해 상기 백 커버(72)의 흡입 파이프(71)와, 머플러 본체(91)와, 소음관(92)을 차례로 통과하면서 상기 유체 흡입 유로(82)를 향해 흡입되게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 흡입부는 피스톤에 유체 흡입 유로가 형성됨과 아울러 상기 유체 흡입 유로 보다 협소한 흡입 포트가 형성되고, 상기 유체 흡입 유로와 흡입 포트의 사이에 경사 유로가 형성되어, 유체 흡입 유로 내의 유체가 급격하게 꺽이지 않고 흡입 포트로 유동되므로, 유체의 급격한 속도 변화가 없고, 흡입 포트 입구에서의 분리 현상이 발생되지 않으며, 유동 손실이 최소화되어 효율이 상승되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 흡입부는 상기 프스톤에 경사 유로가 형성되고, 상기 흡입 포트가 상기 피스톤 선단의 편심 위치에 상기 피스톤의 길이 방향으로 성형되므로, 상기 흡입 포트 자체를 경사지게 성형할 때 보다 흡입 포트의 형성이 용이한 이점이 있고, 상기 흡입 포트를 복수개 성형할 때 발생될 수 있는 흡입 포트간의 각도 차를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims

실린더로 직선 왕복 가능하게 배치되고, 상기 실린더로 유체가 흡입되기 위한 유체 흡입 유로가 형성되며, 선단에 상기 유체 흡입 유로 보다 협소한 흡입 포트가 형성된 피스톤과;

상기 흡입 포트를 개폐하는 흡입 밸브를 포함하여 구성되고,

상기 피스톤은 상기 유체 흡입 유로와 흡입 포트의 사이에 경사 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입부.
제 1 항에 있어서,

상기 흡입 포트는 상기 피스톤 선단의 편심 위치에 상기 피스톤의 길이 방향으로 성형된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입부.
제 1 항에 있어서,

상기 흡입 포트는 복수개 형성되고,

상기 경사 유로는 상기 유체 흡입 유로에서 상기 흡입 포트가 형성된 부위를 향해 경사진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입부.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 경사 유로는 상기 유체 흡입 유로에서 흡입 포트측으로 갈수록 협소해 지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입부.