KR20070075901A - 리니어 압축기의 흡입머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공간부재를 구비하여 피스톤의 내부에 형성되는 공간을 확장시키는 흡입머플러에 관한 것으로 보다 자세하게, 실린더와; 상기 실린더 내부에서 리니어 모터에 의해 직선왕복운동을 하며 흡입된 냉매를 압축하도록 탄성부재에 의해 탄성지지되는 피스톤을 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기의 흡입머플러에 있어서, 상기 피스톤에 내부공간을 형성하도록 상기 피스톤의 일측에 위치하며, 외부로부터 흡입된 냉매를 상기 내부공간으로 공급하는 머플러부와; 상기 피스톤과 상기 머플러부의 사이에 삽입되어, 상기 내부공간을 확장시키는 공간부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입머플러이다.

이다.

리니어 압축기 피스톤, 흡입머플러, 공간확보, 공간확장

Description

리니어 압축기의 흡입머플러 {A SUCTION MUFFLER USED IN A LINEAR COMPRESSOR}

도 1은 종래의 기술에 따른 흡입머플러가 장착된 리니어 압축기의 일 단면도.

도 2는 종래의 기술에 따른 흡입머플러가 장착된 피스톤의 일 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 흡입머플러가 장착된 리니어 압축기의 일단면도.

도 4는 본 발명에 따른 흡입머플러가 장착된 피스톤의 일 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 흡입머플러에 장착된 공간부재의 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 도번의 설명>

52-실린더 54-피스톤

60-리니어 모터 80-흡입머플러

81-머플러부 811-지지부재

811a-고정부 812-내부 소음관

813-격벽 814-격벽

815-외부 소음관 82-공간부재

82h-고정홈

본 발명은 실린더 내측에서 피스톤이 직선왕복운동하면서 그 사이에 형성된 압축공간으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 과정에서 냉매의 흡입효율을 증가시키기 위한 피스톤 측에 설치되는 리니어 압축기의 흡입머플러에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선왕복운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.

최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 직선왕복운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.

보통, 리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 직선왕복운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성되되, 상기 리니어 모터는 이너스테이터 및 아우터스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 하여 상호 전자기력에 의해 영구자석이 직선왕복운동하도록 구동되고, 이러한 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라 피스톤이 실린더 내부에서 직선왕복운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 흡입머플러가 장착된 리니어 압축기의 일 단면도이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 흡입머플러가 장착된 피스톤의 일 단면도이다.

종래 기술에 따른 흡입머플러가 적용된 리니어 압축기를 도 1을 참조로 하여 살펴보면, 쉘(미도시) 일측에 각각 냉매가 유/출입되는 유입관(미도시) 및 유출관(미도시)이 연결 설치되고, 상기 쉘 내측에 설치된 실린더(2) 내측에서 피스톤(4)의 일단이 삽입되어 냉매가 압축되는 압축공간(P)을 형성하는 동시에 피스톤(4)의 타단이 리니어 모터(10)와 연결되도록 설치되며, 상기 피스톤(4) 일단에는 상기 압축공간(P)으로 냉매가 흡입될 수 있도록 흡입홀(4h)이 형성되는 동시에 이에 개폐 가능하도록 흡입밸브(6)가 설치되고, 상기 실린더(2) 일단에는 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출밸브 어셈블리(8)가 설치되며, 상기 피스톤 (4) 일단 내측에 흡입머플러(30)가 설치되어 냉매의 유동 소음을 저감시킨다.

여기서, 상기 실린더(2)의 일단이 프레임 본체(3)에 고정된 상태에서 상기 피스톤(4)의 일단이 그 내측에 삽입되어 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에 상기 압축공간(P)이 형성되며, 상기 피스톤(4)의 타단이 상기 리니어 모터(10)의 가동자와 연결되도록 설치되어 상기 리니어 모터(10)가 구동됨에 따라 상기 피스톤(4)이 직선왕복운동하도록 설치된다.

아울러, 상기 피스톤(4) 일단에는 서포터(24)가 반경방향으로 확장되게 연결 설치되는 동시에 이에 복수개의 스프링이 축방향으로 탄성 지지되도록 설치된다.

상기 리니어 모터(10)는 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너스테이터(12)와, 상기 이너스테이터(12) 외주면에 일정 간격을 두고 위치되어 코일이 원주방향으로 권선된 코일 권선체에 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성된 아우터스테이터(14)로 이루어진 고정자와, 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이에 축방향으로 이동 가능하게 설치된 영구자석(16)인 가동자로 이루어지되, 상기 아우터스테이터(14)에 전류가 공급됨에 따라 상기 영구자석(16)이 상기 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이에서 상호 전자기력에 의해 구동되어 축방향으로 직선왕복운동하도록 설치된다.

이때, 상기 이너스테이터(12)는 일단이 상기 본체 프레임(3)에 지지되는 동시에 타단이 상기 실린더(2) 외주면에 고정링(미도시)에 의해 고정되도록 설치되고, 상기 아우터스테이터(14) 역시 일단이 상기 본체 프레임(3)에 지지되는 동시에 타단이 별도의 모터커버(22)에 의해 지지된 상태에서 상기 모터커버(22)가 상기 본 체 프레임(3)에 축방향으로 긴 볼트에 의해 고정되며, 상기 영구자석(16)은 상기 피스톤(4)의 타단과 연결되도록 설치된다.

상기 흡입밸브(6)는 얇은 플레이트 형상으로 상기 피스톤(4)의 일단에 그 중심이 볼트 고정되어, 상기 압축공간(P)의 내부압력에 따라 상기 피스톤의 흡입홀(4h)을 개폐시키도록 설치되어 상기 피스톤(4) 내측을 관통하여 냉매가 상기 압축공간(P)으로 유입되도록 한다.

상기 토출밸브 어셈블리(8)는 상기 실린더(2) 일단을 막아주도록 위치된 토출밸브(8a)와, 상기 실린더(2) 일단에 고정되어 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매가 외부로 토출되기 전에 일시적으로 저장되는 토출커버(8b)와, 상기 토출밸브(8a)를 상기 토출커버(8b) 내측에 축방향으로 탄성 지지하는 나선형의 토출밸브 스프링(8c)으로 이루어지되, 상기 토출밸브(8a)가 상기 압축공간(P)의 내부압력에 따라 상기 실린더(2) 일단을 개폐시키도록 설치된다.

보다 자세하게 상기 흡입머플러(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 비교적 직경이 크게 형성되어 축방향으로 선후단에 냉매가 유/출입되는 입/출구가 형성된 원통형의 지지부재(32)와, 상기 지지부재(32)의 입구 내측에 설치된 내부 소음관(34) 및 각종 격벽(36a,36b)과, 상기 지지부재(32)의 출구 외측에 설치된 비교적 직경이 작게 형성된 원통형의 외부 소음관(38)으로 이루어지되, 상기 흡입머플러(30)는 모두 한꺼번에 성형하기 어려우므로 각각의 부재가 모두 판금 형태의 금속으로 제작되어 브레이징 공정을 거쳐 조립된다.

이때, 상기 지지부재(32) 및 내부 소음관(34)의 입구가 상기 유입관과 연결 되도록 설치되고, 상기 지지부재(32)에 직경방향으로 확장된 고정부(31)가 상기 피스톤(4)의 타단에 고정되도록 설치되는 동시에 상기 외부 소음관(38)이 상기 피스톤(4)의 내측에 위치되도록 설치된다. 물론, 상기 흡입머플러(30)는 각 구성부품의 크기 및 형상은 냉매의 특정 진동수에서의 유동소음을 저감시킬 수 있도록 다양하게 구성될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성된 리니어 압축기는 상기 리니어 모터(10)가 작동됨에 따라 상기 피스톤(4)이 상기 실린더(2) 내측에서 직선왕복운동하고, 그에 따라 상기 압축공간(P) 내부의 압력이 가변됨에 따라 압력차에 의해 냉매가 상기 유입관을 통하여 상기 흡입머플러(30)를 통과하면서 냉매의 유동 소음을 저감시키되, 냉매가 유동됨에 따라 유동소음이 발생되더라도 냉매가 급격하게 팽창/축소되거나, 유동저항이 큰 유로를 통과하면서 소음이 저감되며, 상기 피스톤의 흡입홀(4h)을 통과한 냉매는 상기 압축공간(P)으로 유입되어 압축된 다음, 외부로 토출된다.

이때, 상기 흡입머플러(30)를 통과한 냉매는 상기 흡입머플러(30)가 상기 피스톤(4)에 설치되면서 형성된 상기 피스톤(4)의 내부공간(S)에 저장된다. 이에 따라, 상기 내부공간(S)은 상기 흡입머플러(30)를 통해 유입되는 냉매가 적을 경우, 일시적으로 상기 내부공간(S)에 저장된 냉매가 토출되며 냉매의 토출량을 일정하게 한다.

그러나, 상술한 바와 같은 흡입머플러(30)는 상기 압축공간(P)으로 흡입되는 냉매가 일정한 양을 유지하도록 상기 내부공간(S)을 제공할 수 없었고, 상기 내부공간(S)의 부피와 냉매의 밀도에 의해 결정되는 상기 내부공간(S)의 고유진동수가 상기 냉매를 충분하게 과급시키지 못한다는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 피스톤에 소정의 내부공간이 확보되도록 하는 공간부재를 구비한 흡입머플러를 제공하여 상기 내부공간에 냉매를 저장하는 것을 목적으로 한다.

또한, 압축되는 냉매의 양을 일정하도록 냉매를 저장하는 상기 내부공간을 제공하여 리니어 압축기의 압축효율을 높이는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 압축되는 냉매가 충분히 공급되도록 냉매를 과급하는 상기 내부공간을 제공하여 리니어 압축기의 압축효율을 높이는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실린더와; 상기 실린더 내부에서 리니어 모터에 의해 직선왕복운동을 하며 흡입된 냉매를 압축하도록 탄성부재에 의해 탄성지지되는 피스톤을 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기의 흡입머플러에 있어서, 상기 피스톤에 내부공간을 형성하도록 상기 피스톤의 일측에 위치하며, 외부로부터 흡입된 냉매를 상기 내부공간으로 공급하는 머플러부와; 상기 피스톤과 상기 머플러부의 사이에 삽입되어, 상기 내부공간을 확장시키는 공간부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입머플러이다.

또한, 상기 공간부재는 원통형상이며, 상기 원통형상의 길이방향을 따라 고 정홈이 구비되어 있는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 상기 원통형상은 상기 내부공간의 고유진동수가 상기 리니어 모터의 운전진동수의 2배가 되도록 길이가 결정되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 상기 원통형상은 상기 내부공간의 고유진동수가 120Hz가 되도록 길이가 결정되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 흡입머플러가 장착된 리니어 압축기의 일단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 흡입머플러가 장착된 피스톤의 일 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 흡입머플러에 장착된 공간부재의 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흡입머플러(80)가 설치된 리니어 압축기는 냉매가 유/출입되는 유입관(미도시) 및 유출관(미도시)이 연결 설치된 쉘(미도시) 내측에 실린더(52), 피스톤(54) 및 리니어 모터(60)가 조립되도록 설치되어 상기 피스톤(54)이 상기 리니어 모터(60)에 의해 구동됨에 따라 상기 실린더(52)와 피스톤(54) 사이에 형성된 압축공간(P)으로 냉매가 흡입되어 압축된 다음, 토출되도록 구성되고, 이와 같이 냉매가 유동됨에 따라 발생되는 소음을 저감시키기 위하여 상기 압축공간(P)으로 유입되기 전 냉매가 유동되는 유로 상에 상기 흡입머플러(80)가 설치된다.

물론, 상기 피스톤(54) 일단에는 냉매가 상기 압축공간으로 유입될 수 있도록 축방향으로 흡입홀(54h)이 형성되는 동시에 이에 흡입밸브(56)가 개폐 가능하도록 설치되고, 상기 실린더(52) 일단에는 상기 압축공간에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 토출밸브 어셈블리(58)가 개폐 가능하도록 설치된다.

여기서, 상기 실린더(52)는 일단이 프레임 본체(53)에 관통된 상태에서 고정되도록 설치되고, 그 내측에 상기 피스톤(54)의 일단이 삽입되도록 설치되어 상기 실린더(52)와 피스톤(54) 사이에 상기 압축공간(P)이 형성되며, 상기 피스톤(54)의 타단이 상기 리니어 모터(60)의 가동자와 연결되도록 설치되어 상기 리니어 모터(60)가 구동됨에 따라 상기 피스톤(54)이 직선왕복운동하도록 설치된다.

아울러, 상기 피스톤(54) 일단에는 상기 피스톤(54)이 상기 리니어 모터(60)에 의해 축방향으로 직선왕복운동되더라도 축방향으로 완충 지지될 수 있도록 서포터(74)가 반경방향으로 확장되게 연결 설치되며, 상기 서포터(74) 양측에 축방향으로 복수개의 스프링(미도시)이 설치된다.

다음, 상기 리니어 모터(60)는 종래와 마찬가지로 이너스테이(62) 및 아우터스테이터(64)로 이루어진 고정자와, 상기 이너스테이터(62)와 아우터스테이터(64) 사이에 설치된 영구자석(66)인 가동자로 이루어지되, 상기 영구자석(66)이 상기 이너스테이터(62)와 아우터스테이터(64) 사이에서 상호 전자기력에 의해 구동되어 축방향으로 직선왕복운동하도록 설치된다.

이때, 상기 이너스테이터(62)는 상기 본체 프레임(53) 및 별도의 고정링(미도시)에 의해 고정되도록 설치되고, 상기 아우터스테이터(64) 역시 상기 본체 프레임(53) 및 별도의 모터커버(72)에 의해 지지되도록 고정되며, 상기 영구자석(66)은 상기 피스톤(54)의 타단과 연결되도록 설치된다.

상기 흡입밸브(56)는 얇은 플레이트 형상으로 그 일측단이 상기 압축공간(P)의 내부압력에 따라 상기 피스톤의 흡입홀(54h)을 개폐시키도록 그 중심이 상기 피 스톤(54) 일단에 볼트 고정된다. 또한, 상기 토출밸브 어셈블리(58)는 토출밸브(58a)와, 토출커버(58b) 및 토출밸브 스프링(58c)으로 이루어지되, 상기 흡입밸브(56) 및 토출밸브(58a)는 상기 압축공간(P)의 내부압력에 따라 각각 상기 흡입홀(54h) 및 실린더(52) 일단을 개폐시키도록 설치된다.

도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 리니어 압축기의 흡입머플러(80)는 머플러부(81)와, 공간부재(82)를 구비한다. 상기 머플러부(81)는 지지부재(811)와, 내부 소음관(812)과, 격벽(813,814)과, 외부소음관(815)을 구비한다. 상기 내부 소음관(812) 및 격벽(813,814)은 상기 지지부재(811) 내측에 형성된 입/출구 사이에 설치되는데, 상기 지지부재(811)의 축방향으로 배열되어 냉매의 유동공간을 팽창 또는 감소시키거나, 유동 단면의 확장 또는 축소로 인하여 유동저항을 증가시킨다. 상기 내부 소음관(812)은 상기 지지부재(811)의 입구를 형성하고 상기 입구를 통해 유입되는 냉매를 상기 격벽(813,814)으로 공급한다. 상기 격벽(813,814)은 상기 내부 소음관(812)으로부터 공급받은 냉매를 상기 지지부재(811)의 출구를 통해 상기 외부 소음관(815)으로 공급하며, 일단 또는 다단으로 형성될 수 있다. 상기 외부 소음관(815)은 상기 지지부재(811)의 출구 외측에 설치된 비교적 직경이 작게 형성된 원통형으로 형성된다. 또한, 상기 지지부재(811)의 출구에 일단이 고정되고, 타단이 상기 피스톤(54)의 내측 축방향으로 길게 돌출되어 삽입된다. 이에 따라, 상기 피스톤(54) 내부에 내부공간(S)이 형성되어, 상기 머플러부(81)를 통해 유입된 냉매가 상기 내부공간(S)으로 공급된다.

상기 공간부재(82)는 도 5에서 보는 바와 같이, 소정의 두께를 가지는 원통 형상으로 원통단면에 상기 원통형상의 길이방향을 따라 관통되어 형성된 고정홈(82h)을 구비한다. 또한, 상기 공간부재(82)는 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 피스톤(54)과 상기 머플러부(81)의 사이에 삽입되어 설치된다. 이때, 상기 공간부재(82)는 상기 내부공간(S)을 확장도록 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 피스톤(54)에 상기 머플러부(81)를 고정하기 위해 상기 지지부재(811)의 직경방향으로 확장되어 형성된 고정부(811a)와 상기 서포터(74)가 설치되는 상기 피스톤(54)의 확장부(541) 사이에 설치된다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 확장부(541)위에 상기 서포터(74)를 설치하고, 상기 서포터(74) 위에 상기 공간부재(82)를 설치하며, 상기 공간부재(82) 위에 마지막으로 상기 고정부(811a)가 위치되도록 상기 머플러부(81)를 설치함으로써, 상기 흡입머플러(80)의 설치가 완료된다.

한편, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 흡입머플러(80)는 상기 피스톤(54) 및 영구자석(66)과 함께 직선왕복운동하는 가동부재로 분류되는데, 설계 상에서 상기 가동부재의 고유 진동수에 따라 상기 리니어 모터(60)의 운전 진동수가 결정되도록 구성할 경우, 상기 가동부재의 고유 진동수 및 그에 따른 질량이 미리 설정되어 있다.

여기서, 상기 공간부재(82)는 상기 내부공간(S)을 확장시키며, 상기 내부공간(S)의 고유진동수는 상기 리니어 모터(60)의 운전진동수의 2배가 되도록 상기 원통형상의 길이가 결정되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 리니어 모터(60)의 운전진동수가 60Hz이고, 상기 내부공간(S)의 고유진동수가 120Hz가 되도록 상기 원통형상의 길이가 결정된다. 이렇게 결정된 상기 공간부재(82)가 상기 내부공간(S)을 확장시켜, 상기 내부공간(S)에 저장되는 냉매의 양은 상기 압축공간(P)으로 흡입되어 압축, 토출되는 냉매의 흡입량을 유지할 수 있다. 따라서, 흡입되는 냉매의 부족현상을 방지하여 리니어 압축기의 효율을 향상시키게 된다. 더불어, 상기 피스톤(54)이 상기 리니어 모터(60)의 운전진동수에 따라 직선왕복운동을 하면, 상기 내부공간(S)의 부피와 냉매의 밀도에 의해 결정된 상기 내부공간(S)의 고유진동수에서 상기 내부공간(S)에는 공명현상이 발생하여 냉매를 과급하게 된다. 따라서, 상기 압축공간(P)으로 흡입되는 냉매의 흡입효율은 증가하게 된다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은 피스톤에 소정의 내부공간이 확보되도록 하는 공간부재를 구비한 흡입머플러를 제공하여 상기 내부공간에 냉매를 저장하는 효과가 있다.

또한, 압축되는 냉매의 양을 일정하도록 냉매를 저장하는 상기 내부공간을 제공하여 리니어 압축기의 압축효율을 높이는 다른 효과가 있다.

또한, 압축되는 냉매가 충분히 공급되도록 냉매를 과급하는 상기 내부공간을 제공하여 리니어 압축기의 압축효율을 높이는 또 다른 효과가 있다.

Claims (4)

1. 실린더와; 상기 실린더 내부에서 리니어 모터에 의해 직선왕복운동을 하며 흡입된 냉매를 압축하도록 탄성부재에 의해 탄성지지되는 피스톤을 포함하는 리니어 압축기에 사용되는 리니어 압축기의 흡입머플러에 있어서,

   상기 피스톤에 내부공간을 형성하도록 상기 피스톤의 일측에 위치하며, 외부로부터 흡입된 냉매를 상기 내부공간으로 공급하는 머플러부와;

   상기 피스톤과 상기 머플러부의 사이에 삽입되어, 상기 내부공간을 확장시키는 공간부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입머플러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 공간부재는 원통형상이며, 상기 원통형상의 길이방향을 따라 고정홈이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입머플러.
3. 제2항에 있어서,

   상기 원통형상은 상기 내부공간의 고유진동수가 상기 리니어 모터의 운전진동수의 2배가 되도록 길이가 결정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입머플러.
4. 제2항에 있어서,

   상기 원통형상은 상기 내부공간의 고유진동수가 120Hz가 되도록 길이가 결정되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 흡입머플러.

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