KR20070050301A - Transcritical cycle apparatus - Google Patents

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박홍희
황선웅
최기철
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 초월 임계 사이클 장치에 관한 것으로서, 작동 유체를 압축하는 압축기가 리니어 압축기로 구비되고, 아울러 상기 리니어 압축기의 압축 용량 가변이 가능토록 상기 리니어 압축기가 구성되거나 작동 유체를 팽창하는 팽창기가 전자팽창밸브로 구성됨으로써, 상기 리니어 압축기의 토출 압력이 최적 상태로 조절될 수 있어서 효율이 향상될 수 있는 초월 임계 사이클 장치를 제공한다.The present invention relates to a transcritical cycle apparatus, wherein a compressor for compressing a working fluid is provided as a linear compressor, and the expander configured to expand the working fluid or the expander for expanding the working fluid is electronically expanded so that the compression capacity of the linear compressor can be changed. By providing a valve, the discharge pressure of the linear compressor can be adjusted to an optimum state, thereby providing a transcritical critical cycle device in which the efficiency can be improved.

초월 임계 사이클, 이산화탄소, 리니어 압축기, 압축부, 인버터, 전압 조절부, 전자팽창밸브 Transcritical Cycle, CO2, Linear Compressor, Compression Unit, Inverter, Voltage Control Unit, Electronic Expansion Valve

Description

초월 임계 사이클 장치{Transcritical Cycle Apparatus}Transcritical Cycle Apparatus

도 1은 일반적인 초월 임계 사이클 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a general transcritical critical cycle device.

도 2는 일반적인 초월 임계 사이클을 나타낸 E-P선도이다. 2 is an E-P diagram showing a typical transcendental critical cycle.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치의 리니어 압축기를 나타낸 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a linear compressor of a transcritical critical cycle device according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치의 리니어 압축기의 요부 제어 블록도이다.4 is a block diagram of a main part of the linear compressor of the transcritical critical cycle apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치의 리니어 압축기를 나타낸 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of a linear compressor of a transcritical critical cycle apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치의 리니어 압축기의 요부 제어 블록도이다.6 is a block diagram illustrating main parts of a linear compressor of a transcritical critical cycle device according to a second embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치의 구성도이다. 7 is a block diagram of a transcendental critical cycle apparatus according to a third embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

50 : 쉘 52 : 유체 흡입 파이프 50: shell 52: fluid intake pipe

54 : 유체 토출파이프 70 : 실린더54 fluid discharge pipe 70 cylinder

71 : 압축실 75 : 토출밸브 어셈블리71: compression chamber 75: discharge valve assembly

76 : 토출 밸브 커버 77 : 토출 밸브 바디76: discharge valve cover 77: discharge valve body

78 : 토출 밸브 스프링 80 : 피스톤78: discharge valve spring 80: piston

81 : 유체 관통로 82 : 흡입 밸브81: fluid passage 82: suction valve

84 : 머플러 90 : 리니어 모터84: muffler 90: linear motor

92 : 마그네트 94 : 마그네트 프레임92: magnet 94: magnet frame

95 : 아우터 스테이터 96 : 코일95: outer stator 96: coil

97 : 이너 스테이터 100 : 리니어 모터 구동부97: inner stator 100: linear motor drive unit

102 : 인버터 110 : 제1공진 스프링102: inverter 110: first resonance spring

112 : 제2공진 스프링 112: second resonance spring

본 발명은 초월 임계 사이클 장치에 관한 것으로서, 특히 작동유체를 압축하는 압축기가 리니어 압축기로 구현됨과 아울러 상기 리니어 압축기의 압축 용량이 조절될 수 있는 초월 임계 사이클 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a transcendental critical cycle apparatus, and more particularly, to a transcritical critical cycle apparatus in which a compressor for compressing a working fluid is implemented as a linear compressor and the compression capacity of the linear compressor can be adjusted.

도 1은 일반적인 초월 임계 사이클 장치의 구성도이고, 도 2는 일반적인 초월 임계 사이클을 나타낸 E-P선도이다. 1 is a block diagram of a general transcendental critical cycle apparatus, Figure 2 is an E-P diagram showing a general transcendental critical cycle.

초월 임계 사이클 장치는 환경 친화적인 자연 냉매이고 임계점이 낮은 이산화탄소 등을 이용하여 냉,난방 사이클을 구현하는 장치로서, 열교환 사이클을 이용하는 공조기, 냉장고, 냉동기, 열 펌프 등에 주로 이용된다.Transcend critical cycle device is an environment-friendly natural refrigerant and a low-critical carbon dioxide and the like to implement a cooling, heating cycle, is mainly used in air conditioners, refrigerators, freezers, heat pumps and the like using a heat exchange cycle.

상기 초월 임계 사이클 장치가 구현하는 냉,난방 사이클을 초월 임계 사이클 내지 초임계 사이클이라고 한다.The cooling and heating cycles implemented by the transcendental critical cycle device are referred to as transcendental critical cycles to supercritical cycles.

상기 초월 임계 사이클는 일반적인 냉, 난방 사이클과 같이 증발 과정(EV)과, 압축 과정(CP), 응축 과정(CL), 그리고 팽창 과정(EP)으로 이루어지지만, 일반적인 냉, 난방 사이클보다 작동 압력이 높고, 일반적인 냉, 난방 사이클의 응축 과정에 상당하는 과정이 초 임계 영역에서 이루어짐에 따라 응축 과정 대신 가스 냉각 과정이라고 한다.The transcendental critical cycle consists of an evaporation process (EV), a compression process (CP), a condensation process (CL), and an expansion process (EP), like a normal cold and heating cycle, but with a higher operating pressure than a normal cold and heating cycle. As the process corresponding to the condensation process of the general cooling and heating cycle is performed in the supercritical region, it is called gas cooling instead of condensation.

즉, 상기와 같이 초월 임계 사이클을 구현하는 초월 임계 사이클 장치는 증발기(2)와, 압축기(4)와, 팽창기(6), 그리고 가스 쿨러 등의 냉각기(8)를 포함하여 구성된다.That is, the transcritical critical cycle device that implements the transcritical critical cycle as described above includes an evaporator 2, a compressor 4, an expander 6, and a cooler 8 such as a gas cooler.

이러한 초월 임계 사이클은 초월 임계 사이클의 최대 효율점에 영향을 미치는 중요한 인자 중 하나가 상기 압축기(4)의 토출 압력(Pd)이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 압축기(d)의 토출 압력(Pd)에 따라 초월 임계 사이클의 효율(COP)이 달라진다.One of the important factors affecting the maximum efficiency point of the transcendental critical cycle is the discharge pressure Pd of the compressor 4. That is, as illustrated in FIG. 2, the efficiency COP of the transcritical critical cycle varies depending on the discharge pressure Pd of the compressor d.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 초월 임계 사이클 장치는 최적 효율이 발생될 수 있도록 상기 압축기(4)의 토출 압력(Pd)이 조절된다면, 그 효율(COP)이 극대화될 수 있다.Therefore, if the discharge pressure Pd of the compressor 4 is adjusted so that the optimum critical cycle device configured as described above can be generated, the efficiency COP can be maximized.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 리니어 모터의 왕복 구동력에 의해 구동되는 리니어 압축기에 의해 압축 과정이 이루어지되, 상기 리니어 압축기의 토출 압력 제어를 위해 상기 리니어 압축기의 압축 용량이 가변될 수 있는 초월 임계 사이클 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the compression process is made by a linear compressor driven by the reciprocating drive force of the linear motor, the compression of the linear compressor for the discharge pressure control of the linear compressor It is an object of the present invention to provide a transcritical critical cycle device whose capacity can be varied.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초월 임계 사이클 장치는 리니어 모터에 의해 피스톤이 실린더 내에서 왕복 운동하면서 상기 실린더 내 작동유체를 압축하는 리니어 압축기와, 냉각기와, 팽창기와, 증발기로 초월 임계 사이클이 이루어지고; 상기 리니어 압축기는 압축 용량이 가변될 수 있도록 압축 용량 가변수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Transcendence critical cycle apparatus according to the present invention for solving the above problems is a linear compressor for compressing the working fluid in the cylinder while the piston reciprocating in the cylinder by a linear motor, cooler, expander, evaporator transcritical critical A cycle is made; The linear compressor is characterized in that it comprises a compression capacity variable means so that the compression capacity can be varied.

상기 압축 용량 가변수단은 상기 리니어 모터의 속도를 가변시킬 수 있는 인버터로 이루어진 것을 특징으로 한다.The compression capacity varying means is characterized in that consisting of an inverter capable of varying the speed of the linear motor.

상기 압축 용량 가변수단은 상기 리니어 모터에 인가되는 전압을 가변시킬 수 있는 전압 조절부로 이루어진 것을 특징으로 한다.The compression capacity variable means is characterized in that consisting of a voltage adjusting unit capable of varying the voltage applied to the linear motor.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초월 임계 사이클 장치는 리니어 모터에 의해 피스톤이 실린더 내에서 왕복 운동되면서 상기 실린더 내 작동유체가 압축되는 리니어 압축기와; 상기 리니어 압축기에서 압축된 작동유체가 냉각되는 냉각기와; 상기 냉각기에서 냉각된 작동유체가 팽창되는 전자팽창밸브(LEV)와; 상기 전자팽창밸브에서 팽창된 작동유체가 증발되는 증발기를 포함한다.In addition, the transcritical critical cycle apparatus according to the present invention for achieving the above object includes a linear compressor in which the working fluid in the cylinder is compressed while the piston is reciprocated in the cylinder by a linear motor; A cooler for cooling the working fluid compressed by the linear compressor; An electromagnetic expansion valve (LEV) for expanding the working fluid cooled in the cooler; It includes an evaporator in which the working fluid expanded in the electromagnetic expansion valve evaporates.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명에 따른 초월 임계 사이클 장치를 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram showing a transcendental critical cycle apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 초월 임계 사이클 장치는 작동유체의 증발 과정이 이루어지는 증발기와, 상기 증발기에서 증발된 작동 유체가 고압으로 압축되는 압축기와, 상기 압축기에서 압축된 작동 유체가 냉각되는 냉각기와, 상기 냉각기에서 증발기로 순환되는 냉각된 작동유체가 팽창되게 하는 팽창기로 구성된다.The transcritical critical cycle apparatus according to the present invention includes an evaporator in which an evaporation process of the working fluid is performed, a compressor in which the working fluid evaporated in the evaporator is compressed to a high pressure, a cooler in which the working fluid compressed in the compressor is cooled, and in the cooler And an expander which causes the cooled working fluid circulated to the evaporator to expand.

상기 압축기는 리니어 모터의 왕복 구동력에 의해 구동되는 리니어 압축기로 구현될 수 있다. 특히, 상기 압축기는 상기 압축기의 토출 압력 제어를 위해 상기 압축기의 용량 조절이 가능한 용량 가변 압축기로 구비된다.The compressor may be implemented as a linear compressor driven by the reciprocating drive force of the linear motor. In particular, the compressor is provided as a variable displacement compressor capable of adjusting the capacity of the compressor for controlling the discharge pressure of the compressor.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 초월 임계 사이클의 리니어 압축기를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 초월 임계 사이클의 리니어 압축기의 요부 제어 블록도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a linear compressor of a transcritical critical cycle according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of a main part of the linear compressor of the transcritical critical cycle according to the first embodiment of the present invention.

도 3,4에 도시된 용량 가변이 가능한 리니어 압축기는 작동유체가 흡입, 토출될 수 있는 적어도 하나 이상의 쉘(50)과, 상기 쉘(50) 내부에 흡입된 작동유체가 고압으로 압축되게 하는 압축부(P)로 구성된다. 3 and 4, the variable-capacity linear compressor has at least one shell 50 through which the working fluid can be sucked and discharged, and a compression to allow the working fluid sucked into the shell 50 to be compressed at a high pressure. It consists of part (P).

상기 쉘(50)에는 증발기에서 증발된 작동유체가 압축부(P)로 흡입될 수 있도 록 유체 흡입 파이프(52)가 설치되고, 상기 압축부(P)에서 압축된 작동유체가 냉각기로 토출될 수 있도록 유체 토출 파이프(54)가 설치된다. The shell 50 is provided with a fluid suction pipe 52 so that the working fluid evaporated in the evaporator can be sucked into the compression unit P, and the working fluid compressed in the compression unit P is discharged to the cooler. The fluid discharge pipe 54 is installed so that it may be.

상기 압축부(P)는 상기 쉘(50) 내부에 고정되고 내부에 작동유체가 압축되는 압축실(71)이 구비된 실린더(70)와, 상기 실린더(70) 내부에서 왕복 운동되면서 상기 실리더(70)의 압축실(71) 내 작동 유체가 소정 압력비로 압축되게 하는 피스톤(80)과, 상기 피스톤(80)이 왕복 운동되게 하는 리니어 모터(90)로 이루어진다.The compression unit (P) is a cylinder (70) having a compression chamber (71) fixed in the shell (50) and a working fluid is compressed therein, and reciprocating in the cylinder (70) while the cylinder A piston 80 which allows the working fluid in the compression chamber 71 of the 70 to be compressed at a predetermined pressure ratio, and a linear motor 90 which causes the piston 80 to reciprocate.

상기 실린더(70)는 입구를 통해 상기 피스톤(80)이 삽입되고 출구를 통해 상기 실린더(70)에서 압축된 작동유체가 토출되도록 양단이 개구된 원통구조로 이루어진다.The cylinder 70 has a cylindrical structure in which both ends thereof are opened such that the piston 80 is inserted through the inlet and the working fluid compressed in the cylinder 70 is discharged through the outlet.

상기 실린더(70)에는 상기 실린더(70)의 압축실(71)의 토출 측에, 상기 실린더(70)의 압축실(71)에서 압축된 작동 유체가 상기 유체 토출 파이프(54)로 토출되게 하는 토출 밸브 어셈블리(75)가 구비된다.The cylinder 70 is configured to discharge the working fluid compressed in the compression chamber 71 of the cylinder 70 to the fluid discharge pipe 54 on the discharge side of the compression chamber 71 of the cylinder 70. Discharge valve assembly 75 is provided.

상기 토출 밸브 어셈블리(75)는 상기 실린더(70)의 압축실(71)의 토출 측을 덮고 상기 유체 토출 파이프(54)가 결합된 토출 밸브 커버(76)와, 상기 실린더(70)의 압축실(71)의 토출 측을 개폐할 수 있는 토출 밸브 바디(77)와, 상기 토출 밸브 바디(77)를 지지하는 토출 밸브 스프링(78)으로 이루어진다.The discharge valve assembly 75 covers the discharge side of the compression chamber 71 of the cylinder 70 and the discharge valve cover 76 to which the fluid discharge pipe 54 is coupled, and the compression chamber of the cylinder 70. A discharge valve body 77 capable of opening and closing the discharge side of the 71 and a discharge valve spring 78 supporting the discharge valve body 77.

상기 피스톤(80)은 내부에 상기 유체 흡입 파이프(52)를 통과한 작동유체가 흡입될 수 있는 유체 관통로(81)가 형성된다.The piston 80 has a fluid passageway 81 through which the working fluid passing through the fluid suction pipe 52 can be sucked.

상기 피스톤(80)의 유체 관통로(81)에는 작동유체의 토출 방향 측에, 상기 피스톤(80)의 유체 관통로(81) 내 작동유체가 상기 실린더(70)의 압축실(71)로 흡 입되게 하는 흡입 밸브(82)가 설치된다.In the fluid passageway 81 of the piston 80, the working fluid in the fluid passageway 81 of the piston 80 is sucked into the compression chamber 71 of the cylinder 70 at the discharge direction side of the working fluid. An intake valve 82 is installed to allow intake.

또한 상기 피스톤(80)의 유체 관통로(81)에는 작동유체의 유동 소음을 저감시키기 위한 머플러(84)가 연결된다.In addition, a muffler 84 for reducing the flow noise of the working fluid is connected to the fluid passageway 81 of the piston 80.

상기 리니어 모터(90)는 상기 실린더(70)의 외측 둘레에 위치되고, 상기 실린더 블록(60) 및 상기 실린더(70)의 길이방향으로 상기 실린더 블록(60)과 이격된 리니어 모터 커버(91)에 의해 지지된다.The linear motor 90 is positioned around an outer circumference of the cylinder 70, and the linear motor cover 91 spaced apart from the cylinder block 60 in the longitudinal direction of the cylinder block 60 and the cylinder 70. Is supported by.

이러한 리니어 모터(90)는 크게 상기 피스톤(80)과 연동되도록 연결된 가동자와, 상기 가동자가 왕복동될 수 있도록 상기 가동자와 전자기적으로 상호 작용되는 고정자와, 상기 리니어 모터(90)를 제어하는 리니어 모터 구동부(100)로 이루어진다The linear motor 90 is largely connected to the mover connected to the piston 80, the stator is electromagnetically interacted with the mover so that the mover can be reciprocated, and controls the linear motor 90 It consists of the linear motor drive unit 100

상기 가동자는 상기 고정자 내부에 왕복동 가능토록 설치된 마그네트(92)와, 상기 마그네트(92)가 고정되고 상기 피스톤(80)과 연동되도록 연결되어 상기 피스톤(80)에 상기 리니어 모터(90)의 왕복동 구동력을 전달하는 마그네트 프레임(94)으로 이루어진다.The mover has a magnet 92 installed to reciprocate in the stator, and the magnet 92 is fixed and connected to the piston 80 to reciprocate the driving force of the linear motor 90 to the piston 80. It consists of a magnet frame 94 for transmitting.

상기 고정자는 상기 가동자의 외측 둘레에 위치된 아우터 스테이터(95)와, 상기 아우터 스테이터(95)에 구비되어 자장을 형성하는 코일(96)과, 상기 가동자의 내측 둘레에 위치된 이너 스테이터(97)로 이루어진다. The stator includes an outer stator 95 positioned around an outer circumference of the mover, a coil 96 provided on the outer stator 95 to form a magnetic field, and an inner stator 97 positioned around an inner circumference of the mover. Is made of.

상기 리니어 모터 구동부(100)에는 상기 리니어 압축기의 압축 용량이 가변될 수 있도록 하는 압축 용량 가변수단 중 하나로서, 상기 리니어 모터(90)의 구동 주파수를 조절하여 상기 리니어 모터(90)의 왕복 구동 속도를 제어하는 인버터 (102)가 포함된다.The linear motor driving unit 100 is one of the compression capacity variable means for varying the compression capacity of the linear compressor, by adjusting the drive frequency of the linear motor 90 reciprocating drive speed of the linear motor 90 An inverter 102 that controls the is included.

한편, 상기 압축부(P)는 상기 피스톤(80)이 왕복 운동력이 가진될 수 있도록, 상기 피스톤(80)의 왕복 운동방향으로 탄성력을 부여하는 제1,2 공진 스프링(110)(112)이 더 포함될 수 있다.On the other hand, the compression unit (P) is the first and second resonant springs 110, 112 for imparting an elastic force in the reciprocating direction of the piston 80, so that the piston 80 is excited reciprocating force is It may be further included.

상기 제1,2공진 스프링(110)(112)은 상기 피스톤(80)에 결합된 공진 스프링 리테이너(114)에 의해 지지된다.The first and second resonant springs 110 and 112 are supported by a resonant spring retainer 114 coupled to the piston 80.

즉, 상기 제1공진 스프링(110)은 상기 공진 스프링 리테이너(114)와 리니어 모터 커버(91) 사이에 설치된다. 상기 제2공진 스프링(112)은 상기 공진 스프링 리테이너(114)와 백 커버(62) 사이에 설치된다. That is, the first resonant spring 110 is installed between the resonant spring retainer 114 and the linear motor cover 91. The second resonant spring 112 is installed between the resonant spring retainer 114 and the back cover 62.

이러한 제1,2공진 스프링(110)(112)은 각각 다수 개로 구성될 수 있다. The first and second resonant springs 110 and 112 may be configured in plural numbers, respectively.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 초월 임계 사이클 장치 중 용량 가변이 가능한 리니어 압축기의 작용을 상세히 살펴보면, 다음과 같다.Looking at the action of the linear compressor capable of variable capacity of the transcritical critical cycle apparatus according to the present invention configured as described above are as follows.

상기 리니어 모터(90)가 구동되면, 고정자와 가동자 간 전자기적 상호 작용으로 인해 상기 마그네트(92)가 마그네트 프레임(94)과 함께 왕복 운동되고, 이와 같이 발생된 상기 리니어 모터(90)의 왕복동 구동력은 상기 마그네트 프레임(94)과 연결된 피스톤(80)으로 전달된다.When the linear motor 90 is driven, the magnet 92 reciprocates with the magnet frame 94 due to electromagnetic interaction between the stator and the mover, and thus the reciprocating motion of the linear motor 90 generated as described above. The driving force is transmitted to the piston 80 connected to the magnet frame 94.

그러면, 상기 피스톤(80)이 상기 실린더(70) 내부에서 연속적으로 왕복 운동됨에 따라, 작동유체가 상기 실린더(70)의 압축실(71)로 흡입 후 압축된 다음, 토출되는 과정이 연속적으로 반복된다. Then, as the piston 80 reciprocates continuously in the cylinder 70, the working fluid is sucked into the compression chamber 71 of the cylinder 70, compressed, and then repeatedly discharged. do.

즉, 상기 피스톤(80)이 상기 실린더(70) 외부를 향해 이동되면, 상기 실린더(70)의 압축실(71) 압력이 낮기 때문에 상기 흡입밸브(82)가 개방 쪽으로 동작되고, 상기 토출 밸브 어셈블리(75)가 폐쇄 쪽으로 동작된다.That is, when the piston 80 is moved toward the outside of the cylinder 70, because the pressure of the compression chamber 71 of the cylinder 70 is low, the intake valve 82 is operated toward the open side, the discharge valve assembly 75 is operated towards the closing side.

따라서, 작동 유체가 상기 유체 흡입파이프(52)와, 머플러(84), 그리고 상기 피스톤(80)의 유체 관통로(81)를 차례로 거쳐 상기 실린더(70)의 압축실(71)로 흡입된다.Therefore, the working fluid is sucked into the compression chamber 71 of the cylinder 70 through the fluid suction pipe 52, the muffler 84, and the fluid passageway 81 of the piston 80 in order.

반면, 상기 피스톤(80)이 상기 실린더(70)내부를 향해 이동되면, 상기 실린더(70)의 압축실(71)의 압력이 높아짐에 따라 상기 흡입 밸브(82)가 폐쇄 쪽으로 동작되고 상기 토출 밸브 어셈블리(75)가 개방 쪽으로 동작되면서, 상기 실린더(70)의 압축실(71) 내 압축된 작동유체가 상기 유체 토출파이프(54)를 통해 토출된다.On the other hand, when the piston 80 is moved toward the inside of the cylinder 70, as the pressure of the compression chamber 71 of the cylinder 70 increases, the intake valve 82 is operated toward the closing side and the discharge valve As the assembly 75 is operated toward the open side, the compressed working fluid in the compression chamber 71 of the cylinder 70 is discharged through the fluid discharge pipe 54.

여기서, 상기 흡입 밸브(82)는 상기 피스톤(80)의 유체 관통로(81)와 실린더(70)의 압축실(71) 간 압력 차에 의해 개폐 동작된다. 상기 토출 밸브 어셈블리(75)는 상기 실린더(70)의 압축실(71) 압력과 상기 토출 밸브 스프링(78) 간 힘 평형관계에 따라 개폐 동작된다.Here, the intake valve 82 is opened and closed by a pressure difference between the fluid through passage 81 of the piston 80 and the compression chamber 71 of the cylinder 70. The discharge valve assembly 75 is opened and closed according to the force balance relationship between the pressure of the compression chamber 71 of the cylinder 70 and the discharge valve spring 78.

이와 같이 리니어 압축기가 작용됨에 따라 증발기에서 증발된 작동유체가 저압(Ps) 상태로 흡입되어 고압(Pd)으로 압축된 후 냉각기로 토출된다.As the linear compressor operates, the working fluid evaporated from the evaporator is sucked to a low pressure (Ps) state, compressed to a high pressure (Pd), and discharged to a cooler.

특히, 이와 같이 압축 작용을 행하는 본 발명에 따른 리니어 압축기는 상기 리니어 모터(90)의 왕복 구동속도가 상기 리니어 모터(90)의 인버터(102)에 의해 제어됨에 따라 상기 압축부(P)의 압축 용량이 조절됨으로써, 상기 리니어 압축기의 토출 압력이 최적 상태로 조절될 수 있다.In particular, in the linear compressor according to the present invention which performs the compression action as described above, the compression of the compression unit P is performed as the reciprocating driving speed of the linear motor 90 is controlled by the inverter 102 of the linear motor 90. By adjusting the capacity, the discharge pressure of the linear compressor can be adjusted to an optimum state.

도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치 중 리니어 압축기를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치 중 리니어 압축기의 요부 제어 블록도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a linear compressor in a transcritical critical cycle device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram of a main part of the linear compressor in the transcritical critical cycle device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치의 리니어 압축기는 쉘(150)과, 왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터(160)와, 상기 리니어 모터(160)의 왕복 구동력에 의해 실린더(170) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(180)과, 상기 피스톤(180)의 왕복 운동방향으로 상기 피스톤(180)을 가진시키는 제1,2공진 스프링(190)(192)을 포함하다.The linear compressor of the transcritical critical cycle apparatus according to the second embodiment of the present invention includes a shell 150, a linear motor 160 generating a reciprocating driving force, and a cylinder 170 by the reciprocating driving force of the linear motor 160. And a first and second resonant springs 190 and 192 having the piston 180 reciprocating therein and the piston 180 in the reciprocating direction of the piston 180.

상기 리니어 모터(160)는 상기 피스톤(180)과 연동되는 가동자(162) 및 상기 가동자(162)와 전자기적으로 상호 작용되는 고정자(164)와, 상기 리니어 모터(160)를 제어하는 리니어 모터 구동부(166)로 이루어진다.The linear motor 160 includes a mover 162 interlocked with the piston 180, a stator 164 electromagnetically interacting with the mover 162, and a linear to control the linear motor 160. It consists of a motor drive unit 166.

상기 리니어 모터 구동부(166)는 상기 리니어 압축기의 압축 용량이 가변될 수 있도록 하는 압축 용량 가변수단 중 하나로서, 상기 리니어 모터(160)의 구동 전압을 제어할 수 있는 전압 조절부(166')가 포함된다.The linear motor driving unit 166 is one of the compression capacity varying means for varying the compression capacity of the linear compressor, the voltage adjusting unit 166 ′ that can control the driving voltage of the linear motor 160 is Included.

즉, 상기 리니어 모터(160)의 형상 및 크기 등 구조가 일정한 경우, 상기 리니어 모터(160)의 구동 전압에 따라 상기 가동자(162) 내지 상기 피스톤(180)의 왕복 거리인 스트로크가 달라진다. 상기 피스톤(180)의 스트로크가 달라지면 상기 리니어 압축기의 압축비가 바뀌고, 그에 따라 상기 리니어 압축기의 압축 용량 및 토 출 압력이 가변된다.That is, when a structure such as shape and size of the linear motor 160 is constant, a stroke, which is a reciprocating distance between the mover 162 and the piston 180, varies according to the driving voltage of the linear motor 160. When the stroke of the piston 180 is changed, the compression ratio of the linear compressor is changed, and thus the compression capacity and discharge pressure of the linear compressor are varied.

상기한 제2 실시예의 구성 부분들 이외의 구성은 전술한 제 1 실시예의 구성과 동일 유사하므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Configurations other than the constituent parts of the second embodiment described above are similar to those of the first embodiment described above, and thus detailed description thereof will be omitted.

상기한 바와 같은 본 발명의 제2실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치 중 리니어 압축기는, 전술한 제1실시 예에서와 같이 상기 리니어 모터(160)의 왕복 구동력에 의해 상기 피스톤(180)이 상기 실린더(170) 내에서 왕복 운동됨에 따라 증발기에서 증발된 작동유체가 고압으로 압축된 후, 냉각기로 토출된다.The linear compressor of the transcritical critical cycle apparatus according to the second embodiment of the present invention as described above, the piston 180 is the cylinder by the reciprocating driving force of the linear motor 160 as in the first embodiment described above. As reciprocated within 170, the working fluid evaporated in the evaporator is compressed to high pressure and then discharged to the cooler.

이 때, 상기 리니어 모터(160)의 구동 전압이 상기 리니어 모터 구동부(166)의 전압 조절부(166')에 의해 가변됨에 따라 상기 피스톤(180)의 스트로크가 조절됨으로써, 상기 리니어 압축기의 토출 압력이 최적 상태로 조절될 수 있다.At this time, the stroke of the piston 180 is adjusted as the driving voltage of the linear motor 160 is changed by the voltage adjusting unit 166 ′ of the linear motor driving unit 166, thereby discharging the pressure of the linear compressor. This can be adjusted to an optimal state.

도 7은 본 발명의 제3실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치의 구성도이다.7 is a block diagram of a transcendental critical cycle apparatus according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제3실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치는 리니어 모터에 의해 피스톤이 실린더 내에서 왕복 운동되면서 상기 실린더 내 작동유체가 압축되는 리니어 압축기(200)와, 상기 리니어 압축기(200)에서 압축된 작동유체가 냉각되는 냉각기(202)와, 상기 냉각기(202)에서 냉각된 작동유체가 팽창되는 전자팽창밸브(LEV)(204)와, 상기 전자팽창밸브(204)에서 팽창된 작동유체가 증발되는 증발기(206)를 포함한다.The transcritical critical cycle apparatus according to the third embodiment of the present invention is a linear compressor 200 in which a working fluid in the cylinder is compressed while the piston is reciprocated in a cylinder by a linear motor, and the linear compressor 200 is compressed in the linear compressor 200. The cooler 202 for cooling the working fluid, the electromagnetic expansion valve (LEV) 204 for expanding the working fluid cooled in the cooler 202, and the working fluid expanded in the electromagnetic expansion valve 204 are evaporated. An evaporator 206.

상기 전자팽창밸브(204)는 상기 리니어 압축기(200)의 토출 압력 조절을 위해 상기 전자팽창밸브(204)에서 팽창되는 작동 유체의 팽창 정도를 가변되게 한다.The electromagnetic expansion valve 204 allows the degree of expansion of the working fluid expanded in the electromagnetic expansion valve 204 to be varied in order to control the discharge pressure of the linear compressor 200.

상기한 제3 실시예의 구성 부분들 이외의 구성은 전술한 제 1 실시예 또는 제2 실시예의 구성과 동일 유사하므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.Configurations other than the constituent parts of the above-described third embodiment are the same as those of the above-described first or second embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted.

상기한 바와 같은 본 발명의 제3실시 예에 따른 초월 임계 사이클 장치는, 상기 리니어 압축기(200)에서 고압으로 압축된 작동유체가 상기 냉각기(202)에서 저온으로 냉각되고, 상기 냉각기(202)에서 냉각된 저온, 고압의 작동 유체가 상기 전자팽창밸브(204)에서 팽창되어 저온, 저압이 되며, 상기 저온, 저압의 작동 유체가 상기 증발기(206)에서 증발되어 고온, 저압이 된 후, 상기 리니어 압축기(200)로 재 순환된다.In the transcritical critical cycle apparatus according to the third embodiment of the present invention as described above, the working fluid compressed to high pressure in the linear compressor 200 is cooled to low temperature in the cooler 202, and in the cooler 202 The cooled low temperature and high pressure working fluid is expanded in the electromagnetic expansion valve 204 to become low temperature and low pressure, and the linear low temperature and low pressure working fluid is evaporated from the evaporator 206 to become high temperature and low pressure. It is recirculated to the compressor 200.

이 때, 상기 전자팽창밸브(204)에 의해 작동 유체의 팽창 정도가 가변됨으로써, 상기 리니어 압축기(200)의 토출 압력이 최적 상태로 조절될 수 있다.At this time, the degree of expansion of the working fluid is varied by the electromagnetic expansion valve 204, so that the discharge pressure of the linear compressor 200 can be adjusted to an optimal state.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 초월 임계 사이클 장치는 작동 유체를 압축하는 압축기가 리니어 압축기로 구비되고, 아울러 상기 리니어 압축기의 압축 용량 가변이 가능토록 상기 리니어 압축기가 구성되거나 작동 유체를 팽창하는 팽창기가 전자팽창밸브로 구성됨으로써, 상기 리니어 압축기의 토출 압력이 최적 상태로 조절될 수 있어서 효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.The transcritical cycle apparatus according to the present invention constituted as described above is provided with a compressor for compressing a working fluid as a linear compressor, and an expander configured with the linear compressor or expanding the working fluid so that the compression capacity of the linear compressor can be changed. By configuring the electronic expansion valve, the discharge pressure of the linear compressor can be adjusted to an optimum state, there is an advantage that the efficiency can be improved.

Claims (4)

리니어 모터에 의해 피스톤이 실린더 내에서 왕복 운동하면서 상기 실린더 내 작동유체를 압축하는 리니어 압축기와, 냉각기와, 팽창기와, 증발기로 초월 임계 사이클이 이루어지고;A transverse critical cycle of a linear compressor, a cooler, an expander, and an evaporator, for compressing the working fluid in the cylinder while the piston reciprocates in the cylinder by a linear motor; 상기 리니어 압축기는 그 압축 용량이 가변될 수 있도록 압축 용량 가변수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 초월 임계 사이클 장치.And said linear compressor comprises a compression capacity varying means such that its compression capacity can be varied. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압축 용량 가변수단은 상기 리니어 모터의 속도를 가변시킬 수 있는 인버터로 이루어진 것을 특징으로 하는 초월 임계 사이클 장치.The compression capacity variable means is a transcritical critical cycle device, characterized in that consisting of an inverter capable of varying the speed of the linear motor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압축 용량 가변수단은 상기 리니어 모터에 인가되는 전압을 가변시킬 수 있는 전압 조절부로 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기가 구비된 초월 임계 사이클 장치.The compression capacity variable means is a transcritical critical cycle device with a linear compressor, characterized in that consisting of a voltage adjusting unit capable of varying the voltage applied to the linear motor. 리니어 모터에 의해 피스톤이 실린더 내에서 왕복 운동되면서 상기 실린더 내 작동유체가 압축되는 리니어 압축기와; A linear compressor in which the working fluid in the cylinder is compressed while the piston is reciprocated in the cylinder by a linear motor; 상기 리니어 압축기에서 압축된 작동유체가 냉각되는 냉각기와;A cooler for cooling the working fluid compressed by the linear compressor; 상기 냉각기에서 냉각된 작동유체가 팽창되는 전자팽창밸브(LEV)와; An electromagnetic expansion valve (LEV) for expanding the working fluid cooled in the cooler; 상기 전자팽창밸브에서 팽창된 작동유체가 증발되는 증발기를 포함하는 초월 임계 사이클 장치.A transcritical critical cycle device comprising an evaporator for evaporating the working fluid expanded in the electromagnetic expansion valve.
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