KR20070110170A - Linear compressor - Google Patents

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KR20070110170A KR1020060043150A KR20060043150A KR20070110170A KR 20070110170 A KR20070110170 A KR 20070110170A KR 1020060043150 A KR1020060043150 A KR 1020060043150A KR 20060043150 A KR20060043150 A KR 20060043150A KR 20070110170 A KR20070110170 A KR 20070110170A
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허종태
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Abstract

A linear compressor is provided to elastically support a moving mass by a plurality of hard elastic elements having at least two or more spring coefficients for enlarging a resonance area of a power frequency area and a resonance frequency area, thereby making the power frequency and resonance frequency equal to each other always even when cooling capacity is changed. A linear compressor includes a linear motor(300) for generating rotating force, a compression unit(400) having a piston(410) assembled with a moving element(340) of the linear motor to reciprocate with the moving element of the linear motor for compressing refrigerant, and a resonance unit(500) having a plurality of rigid elastic elements(520), having at least two or more spring coefficients, elastically supporting a moving mass which consists of the moving element of the linear motor and the piston of the compression unit so as to induce resonance of the piston.

Description

리니어 압축기{LINEAR COMPRESSOR}Linear Compressor {LINEAR COMPRESSOR}

도 1은 종래 리니어 압축기의 일례를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional linear compressor.

도 2는 종래 리니어 압축기에서 공진 스프링의 일례를 보인 종단면도.Figure 2 is a longitudinal sectional view showing an example of a resonant spring in a conventional linear compressor.

도 3은 종래 리니어 압축기에서 전원 주파수와 공진 주파수의 관계를 보인 그래프.3 is a graph showing a relationship between a power supply frequency and a resonance frequency in a conventional linear compressor.

도 4는 본 발명 리니어 압축기의 일실시예를 보인 종단면도.Figure 4 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the linear compressor of the present invention.

도 5는 본 발명의 리니어 압축기의 일실시예를 구성하는 인버터형 리니어 모터를 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view showing an inverter-type linear motor constituting an embodiment of the linear compressor of the present invention;

도 6 내지 도 8은 본 발명 리니어 압축기를 구성하는 복수 강성 탄성부재의 실시예를 각각 도시한 단면도.6 to 8 are cross-sectional views each showing an embodiment of a plurality of rigid elastic members constituting the linear compressor of the present invention.

도 9,10는 본 발명 리니어 압축기의 작동상태를 각각 도시한 단면도.9 and 10 are cross-sectional views each showing an operating state of the linear compressor of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100; 케이싱 300; 리니어 모터100; Casing 300; Linear motor

340; 가동자 360; 인버터 드라이브340; Mover 360; Inverter drive

400; 압축 유닛 520; 복수 강성 탄성부재 523; 제1 코일 스프링 524; 제2 코일 스프링 525,528; 연결 부재 526; 제3 코일 스프링 527; 제4 코일 스프링400; Compression unit 520; A plurality of rigid elastic members 523; First coil spring 524; Second coil spring 525,528; Connecting member 526; Third coil spring 527; Fourth coil spring

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 리니어 모터의 구동력을 전달받아 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤의 스트로크(stroke; 행정 거리)와 모터의 주파수를 함께 가변시켜 냉력의 가변 폭을 크게 할 수 있도록 한 리니어 압축기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear compressor, and in particular, by varying the stroke of the piston and the frequency of the motor, which are linearly reciprocated in the cylinder by receiving the driving force of the linear motor, to increase the variable width of the cooling force. It relates to a linear compressor.

일반적으로 리니어 압축기는 크랭크축을 대신하여 리니어 모터의 가동자를 이루는 마그네트 조립체에 피스톤을 결합시키고, 그 피스톤이 마그네트 조립체와 함께 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하여 토출시키는 압축기이다. In general, a linear compressor is a compressor that couples a piston to a magnet assembly that forms a mover of a linear motor in place of a crankshaft, and the piston sucks and compresses and discharges a fluid while linearly reciprocating with the magnet assembly.

상기 리니어 압축기는 모터에 인가하는 전원주파수와 압축기의 공진주파수가 서로 공진하면서 유체를 압축하게 되므로 다른 압축기에 비해 상대적으로 적은 입력전류를 인가하더라도 높은 압축 효율을 보이는 장점이 있다. 상기 리니어 압축기는 피스톤의 스트로크를 변화시키거나, 또는 리니어모터의 주파수를 변화시키면서 피스톤의 왕복 속도를 가변시켜 압축기의 냉력을 가변시킬 수 있다.Since the linear compressor compresses the fluid while the power frequency applied to the motor and the resonance frequency of the compressor resonate with each other, the linear compressor has a high compression efficiency even when a relatively small input current is applied. The linear compressor may change the cooling force of the compressor by changing the stroke of the piston or by varying the reciprocating speed of the piston while changing the frequency of the linear motor.

도 1은 종래 리니어 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional linear compressor.

이에 도시된 바와 같이 종래의 리니어 압축기는, 흡입관(1) 및 토출관(2)이 연통되는 케이싱(10)과, 상기 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지되는 프레임 유닛(20)과, 상기 프레임 유닛(20)에 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32)가 고정되고 그 외 측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이에 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하도록 설치되는 리니어 모터(30)와, 상기 리니어 모터(30)에 기구적으로 연결되어 프레임 유닛(20)에 지지되는 압축 유닛(40)과, 상기 압축유닛(40)의 피스톤(42)을 함께 탄력 지지하여 그 피스톤(42)의 공진을 유도하는 공진 유닛(50)으로 구성되어 있다.As shown in the drawing, a conventional linear compressor includes a casing 10 through which a suction pipe 1 and a discharge pipe 2 communicate, a frame unit 20 elastically supported inside the casing 10, and the frame. A linear motor in which the outer stator 31 and the inner stator 32 are fixed to the unit 20, and the mover 33 is installed to reciprocate linearly between the outer stator 31 and the inner stator 32. 30, the compression unit 40 mechanically connected to the linear motor 30 and supported by the frame unit 20, and the piston 42 of the compression unit 40 to elastically support the piston It consists of the resonance unit 50 which induces the resonance of (42).

상기 공진 유닛(50)은 리니어 모터(30)의 가동자(33)와 피스톤(42)에 함께 결합되는 스프링 서포터(51)와, 상기 스프링 서포터(51)의 양측면에 각각 고정되고 그 타단이 상기 프레임 유닛(20)에 고정되어 상기 가동자(33)와 피스톤(42)의 공진운동을 유도하는 전방측 공진스프링(52)과 후방측 공진스프링(53)을 포함하여 구성된다.The resonant unit 50 is fixed to both side surfaces of the spring supporter 51 and the spring supporter 51 coupled to the mover 33 and the piston 42 of the linear motor 30, the other end of the It is fixed to the frame unit 20 is configured to include a front resonant spring 52 and a rear resonant spring 53 to induce the resonant movement of the mover 33 and the piston 42.

상기 전방측 공진스프링(52)과 후방측 공진스프링(53)은 도 2에서와 같이 모두 동일한 피치(P1)와 내경(D1) 그리고 동일한 선경(d1)과 재질로 된 압축 코일스프링으로 이루어져 있다.The front resonant spring 52 and the rear resonant spring 53 are all composed of the same pitch (P1) and the inner diameter (D1), the same wire diameter (d1) and the compression coil spring of the material as shown in FIG.

도면중 미설명 부호인 21은 전방 프레임, 22는 중간 프레임, 23은 후방 프레임, 34는 마그네트, 43은 흡입 밸브, 44는 토출 밸브, 45는 밸브 스프링, 46은 토출 커버, F는 흡입유로이다.In the drawings, reference numeral 21 denotes a front frame, 22 an intermediate frame, 23 a rear frame, 34 a magnet, 43 a suction valve, 44 a discharge valve, 45 a valve spring, 46 a discharge cover, and F a suction flow path. .

상기와 같은 종래 리니어 압축기는 작동은 다음과 같다.The operation of the conventional linear compressor as described above is as follows.

상기 리니어 모터(30)의 외측 고정자(31)에 전원이 인가되면, 그 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되며 그 플럭스와 가동자(33)를 구성하는 마그네트(34)의 상호 작용에 의해 그 가동자(33) 및 그 가동 자(33)에 연결된 피스톤(42)이 직선 왕복 운동하게 된다. 이와 동시에, 상기 피스톤(42)의 양측에 각각 위치하는 전방측 공진 스프링(52)과 후방측 공진 스프링(53)에 의해 그 피스톤(42)의 직선 왕복 운동을 공진시키게 된다. 이 과정에서, 상기 실린더(41)의 내부 공간에 압력차가 발생되면서 냉매 가스가 상기 실린더(41)의 내부 공간으로 흡입되어 일정 압력까지 압축되었다가 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.When power is applied to the outer stator 31 of the linear motor 30, a flux is formed between the outer stator 31 and the inner stator 32, and the flux and the mover 33 constitute the flux. Due to the interaction of the magnets 34, the mover 33 and the piston 42 connected to the mover 33 are linearly reciprocated. At the same time, the linear reciprocating motion of the piston 42 is resonated by the front side resonant spring 52 and the rear side resonant spring 53 respectively positioned on both sides of the piston 42. In this process, a pressure difference is generated in the inner space of the cylinder 41, and the refrigerant gas is sucked into the inner space of the cylinder 41, compressed to a predetermined pressure, and then discharged.

이때, 압축기의 공진 주파수(fn)는 가동자(33)와 피스톤(242)을 포함하는 무빙 매스(moving mass)(m1), 스프링 강성(k1)과 가스 스프링(Kgas)에 의해 아래 식(1)과 같이 주어진다. In this case, the resonant frequency f n of the compressor is determined by a moving mass m 1 including the mover 33 and the piston 242, a spring stiffness k 1 , and a gas spring K gas . It is given by Equation (1) below.

Figure 112006033473011-PAT00001
----------- 식(1)
Figure 112006033473011-PAT00001
----------- Formula (1)

이 식에서 무빙 매스(m1)과 스프링 강성(k1)은 압축기 제조시 결정됨에 따라 한번 정해진 공진 수파수를 바꿀 수 없게 된다.In this equation, the moving mass (m 1 ) and the spring stiffness (k 1 ) are determined at the time of manufacture of the compressor and thus cannot change the resonance frequency once determined.

그러나, 상기와 같은 종래 리니어 압축기에 있어서는, 그 압축기를 장착한 냉동공조 시스템에서 압축기 부하와 피스톤(42)의 스트로크에 따라 변하는 가스 스프링(Kgas)에 의해 시스템의 공진 수파수(fn)가 변함에도 불구하고 압축기 설계시에는 주요한 부하조건과 스트로크에서만 전원 주파수와 공진 주파수가 도 3에서와 같이 한 점에서 일치하도록 설정되므로 그 이외의 다른 점에서는 전원 주파수와 공진 주파수가 불일치하게 되고, 이로 인하여 압축기의 냉력을 가변시키기 위하여 상기 피스톤(42)의 스트로크를 변화시킬 때 전원 주파수와 공진 주파수가 일치되지 않게 되어 리니어 모터의 효율 저하시키게 되며, 그 리니어 모터의 효율 저하로 압축기의 압축 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, in the conventional linear compressor as described above, in the refrigerating and air conditioning system equipped with the compressor, the resonance frequency f n of the system is changed by the gas spring K gas which changes according to the compressor load and the stroke of the piston 42. In spite of the change, in the design of the compressor, the power frequency and the resonance frequency are set to coincide at one point only in the main load condition and the stroke, so that at other points, the power frequency and the resonance frequency are inconsistent. When the stroke of the piston 42 is changed in order to vary the cooling power of the compressor, the power source frequency and the resonance frequency do not coincide, which lowers the efficiency of the linear motor. There is a problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 피스톤을 왕복 운동시키는 전원 주파수와 공진 주파수의 공진 영역을 크게 하여 효율적으로 냉력을 폭넓게 가변시킬 수 있도록 한 리니어 압축기를 제공함에 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a linear compressor capable of efficiently varying the cooling power by increasing the resonance region of the power source frequency and the resonance frequency for reciprocating the piston. .

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 설치되며 직선 왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터와; 상기 리니어 모터의 가동자에 결합되는 가동체가 그 가동자와 함께 직선 왕복운동하면서 냉매를 압축시키는 압축 유닛과; 적어도 2개 이상의 스프링 상수를 가지며 상기 리니어 모터의 가동자와 압축유닛의 가동체를 포함하여 구성되는 무빙 매스를 탄력 지지하는 다수개의 복수 강성 탄성부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, the linear motor is installed inside the casing and generates a linear reciprocating driving force; A compression unit configured to compress the refrigerant while the movable body coupled to the mover of the linear motor linearly reciprocates with the mover; Provided is a linear compressor comprising a plurality of rigid elastic members having at least two spring constants and elastically supporting a moving mass including a movable body of the linear motor and a movable body of a compression unit. .

이하, 본 발명에 의한 리니어 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the linear compressor which concerns on this invention is demonstrated in detail based on one Example shown in an accompanying drawing.

도 4는 본 발명 리니어 압축기의 일실시예를 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing an embodiment of the linear compressor of the present invention.

이에 도시한 바와 같이, 상기 리니어 압축기는, 케이싱(100)의 내부에 탄력 지지되는 프레임 유닛(200)과, 상기 프레임 유닛(200)에 설치되어 직선 왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터(300)와, 상기 리니어 모터(300)에 기구적으로 연결되 도록 프레임 유닛(200)에 장착되며 그 리니어 모터(300)의 직선 왕복 구동력을 전달받아 가스를 압축시키는 압축 유닛(400)과, 상기 압축 유닛(400)의 피스톤(410)을 함께 탄력 지지하여 그 피스톤(410)의 공진을 유도하는 공진 유닛(500)을 포함하여 구성된다.As shown in the drawing, the linear compressor includes a frame unit 200 elastically supported inside the casing 100, a linear motor 300 installed in the frame unit 200 to generate a linear reciprocating driving force, A compression unit 400 mounted on the frame unit 200 so as to be mechanically connected to the linear motor 300, and compressing gas by receiving a linear reciprocating driving force of the linear motor 300, and the compression unit 400. It comprises a resonant unit 500 to elastically support the piston 410 of the () together to induce the resonance of the piston 410.

상기 프레임 유닛(200)은 내부에 실린더 삽입홀(211)이 구비된 전방 프레임(210)과, 상기 전방 프레임(210)과 일정 간격을 두고 위치하는 중간 프레임(220)과, 상기 중간 프레임(220)과 연결되는 후방 프레임(230)을 포함하여 구성된다. The frame unit 200 includes a front frame 210 having a cylinder insertion hole 211 therein, an intermediate frame 220 positioned at a predetermined distance from the front frame 210, and the intermediate frame 220. It is configured to include a rear frame 230 is connected to.

상기 리니어 모터(300)는 권선 코일(310)이 구비되어 전방 프레임(210)과 중간 프레임(220) 사이에 고정 설치되는 외측 고정자(320)와, 상기 외측 고정자(320)의 내부에 일정 간격을 두고 삽입되어 그 전방 프레임(210)에 고정 설치되는 내측 고정자(330)와, 상기 외측 고정자(320)의 권선 코일(310)에 대응되도록 마그네트(341)가 구비되며 상기 외측 고정자(320)와 내측 고정자(330) 사이에 움직일 수 있도록 설치되는 가동자(340)를 포함하여 구성된다.The linear motor 300 is provided with a winding coil 310 to be fixed between the front frame 210 and the intermediate frame 220, the outer stator 320, and a predetermined interval inside the outer stator 320 An inner stator 330 inserted into and fixed to the front frame 210 and a magnet 341 are provided to correspond to the winding coil 310 of the outer stator 320, and the outer stator 320 and the inner side are provided. It is configured to include a mover 340 is installed so as to move between the stator 330.

또한, 상기 리니어 모터(300)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 권선 코일(310)에 인가되는 전압을 조절하여 가동자(340)의 스트로크를 가변하는 동시에 그 권선 코일(310)의 전원 주파수를 조절하여 가동자(340)의 왕복 속도가 가변될 수 있도록 인버터 드라이브(360)가 구비된다.In addition, as shown in FIG. 5, the linear motor 300 adjusts the voltage applied to the winding coil 310 to vary the stroke of the mover 340 and at the same time the power supply frequency of the winding coil 310. Inverter drive 360 is provided so that the reciprocating speed of the mover 340 can be varied by adjusting.

상기 압축 유닛(400)은 전방 프레임(210)의 실린더 삽입홀(211)에 설치되는 실린더(420)와, 상기 리니어 모터(300)의 가동자(340)에 연결되며 상기 실린더(420)에 미끄러지게 삽입되는 피스톤(410)과, 상기 피스톤(410)의 끝면에 장착되 어 그 피스톤(410) 내부에 형성된 흡입 유로를 개폐하는 흡입 밸브(430)와, 상기 실린더(420)의 내부 공간을 복개하도록 실린더(420)의 단부에 설치되는 토출 커버(440)와, 상기 토출 커버(440)내에 삽입되어 그 실린더(420)의 내부 공간을 개폐하는 토출 밸브(450)와, 상기 토출 커버(440)내에 위치하여 그 토출 밸브(450)를 탄력적으로 지지하는 밸브 스프링(460)을 포함하여 구성된다.The compression unit 400 is connected to the cylinder 420 installed in the cylinder insertion hole 211 of the front frame 210 and the mover 340 of the linear motor 300 and slips on the cylinder 420. Piston 410 to be inserted into the fork, the suction valve 430 which is mounted on the end surface of the piston 410 to open and close the suction flow path formed inside the piston 410 and the inner space of the cylinder 420 A discharge cover 440 provided at an end of the cylinder 420, a discharge valve 450 inserted into the discharge cover 440 to open and close an inner space of the cylinder 420, and a discharge cover 440. And a valve spring 460 positioned and elastically supporting the discharge valve 450.

상기 공진 유닛(500)은 리니어 모터(300)의 가동자(340)와 피스톤(410)에 함께 결합되는 스프링 서포터(510)와, 상기 스프링 서포터(510)의 양측면에 각각 고정되고 그 타단이 상기 프레임 유닛(200)에 고정되어 상기 가동자(340)와 피스톤(410)을 탄력 지지하면서 그 가동자(340)와 피스톤(410)의 공진 운동을 유도하는 다수개의 복수 강성 탄성부재(520)들을 포함하여 구성되며, 그 복수 강성 탄성부재(520)는 적어도 두 개 이상의 스프링 상수를 가진다. 상기 리니어 모터(300)의 가동자(340)와 피스톤(410) 그리고 스프링 서포터(510)는 함께 움직이는 무빙 매스를 구성하게 된다.The resonance unit 500 is fixed to both sides of the spring supporter 510 and the spring supporter 510 coupled to the mover 340 and the piston 410 of the linear motor 300, the other end of the The plurality of rigid elastic members 520 are fixed to the frame unit 200 to elastically support the mover 340 and the piston 410 and induce resonance motion of the mover 340 and the piston 410. It is configured to include, the plurality of rigid elastic member 520 has at least two spring constants. The mover 340, the piston 410 and the spring supporter 510 of the linear motor 300 form a moving mass that moves together.

상기 다수개의 복수 강성 탄성부재(520)들의 설치 위치를 보다 구체적으로 설명하면 상기 다수개의 복수 강성 탄성부재(520)들은 상기 스프링 서포터(510)와 중방 프레임(220)의 일면사이에 복수 개 위치하고 또한 상기 스프링 서포터(510)와 후방 프레임(230)의 일면사이에 복수 개 위치하게 된다.When explaining the installation position of the plurality of plurality of rigid elastic members 520 in more detail, the plurality of plurality of rigid elastic members 520 are located between the spring supporter 510 and one surface of the middle frame 220 and also A plurality of spring supporters 510 and one surface of the rear frame 230 are positioned.

상기 복수 강성 탄성부재(520)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 일정 길이를 갖는 압축 코일 스프링으로 이루어짐이 바람직하며, 그 압축 코일 스프링은 제1 피치부(521)와 제2 피치부(522)로 이루어진다. 상기 압축 코일 스프링의 제1 피치 부(521)에 위치하는 턴들의 간격인 피치(P2)는 일정하고 그 제2 피치부(522)에 위치하는 턴들의 간격인 피치(P3)는 일정하며, 그 제1 피치부(521)의 피치(P2)가 제2 피치부(522)의 피치(P3)보다 작게 형성된다. As shown in FIG. 6, the plurality of rigid elastic members 520 may be formed of a compression coil spring having a predetermined length, and the compression coil spring may include a first pitch part 521 and a second pitch part 522. ) The pitch P2, which is the interval of turns located in the first pitch portion 521 of the compression coil spring, is constant, and the pitch P3, which is the interval of turns, located in the second pitch portion 522 is constant, and The pitch P2 of the first pitch part 521 is formed smaller than the pitch P3 of the second pitch part 522.

또한, 상기 압축 코일 스프링을 이루는 와이어는 동일한 재질로 이루어지며 그 와이어의 직경은 일정하다.In addition, the wire constituting the compression coil spring is made of the same material and the diameter of the wire is constant.

상기 압축 코일 스프링은 직경이 일정한 와이어를 일정 구간까지 피치가 일정하도록 감아 제1 피치부(521)를 형성하게 되고 그 제1 피치부(521)에 이어 그 제1 피치부(521)의 피치보다 상대적으로 넓은 피치를 갖도록 일정 피치로 감아 제2 피치부(522)를 형성하게 된다.The compression coil spring is formed by winding a wire having a constant diameter so that a pitch is constant to a predetermined section to form a first pitch portion 521, which is later than the pitch of the first pitch portion 521. The second pitch part 522 is formed by winding at a constant pitch to have a relatively wide pitch.

상기 복수 강성 탄성부재(520)의 다른 실시예로, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 복수 강성 탄성부재(520)는 일정 외경과 일정 피치(P2)를 갖는 제1 코일 스프링(523)과, 일정 외경과 일정 피치(P3)를 가지며 그 피치(P3)가 상기 제1 코일 스프링(523)의 피치(P2)보다 큰 피치(P3)를 갖는 제2 코일 스프링(524)과, 상기 제1 코일 스프링(523)과 제2 코일 스프링(524)을 연결하는 연결 부재(525)를 포함하여 이루어진다. 상기 제1 코일 스프링(523)과 제2 코일 스프링(524)은 각각 일정 외경을 갖는 와이어로 권선되어 이루어진다.In another embodiment of the plurality of rigid elastic members 520, as shown in FIG. 7, the plurality of rigid elastic members 520 may include a first coil spring 523 having a predetermined outer diameter and a predetermined pitch P2; A second coil spring 524 having a constant outer diameter and a constant pitch P3, the pitch P3 having a pitch P3 greater than the pitch P2 of the first coil spring 523, and the first coil And a connection member 525 connecting the spring 523 and the second coil spring 524. The first coil spring 523 and the second coil spring 524 are each wound with a wire having a predetermined outer diameter.

상기 연결 부재(525)의 양측면에는 각각 상기 제1 코일 스프링(523)과 제2 코일 스프링(524)이 압입되어 고정될 수 있도록 고정 돌기가 형성되는 것이 스프링을 안정적으로 고정할 수 있어 바람직하다. 또한, 상기 제1 코일 스프링(523)과 제2 코일 스프링(524)은 서로 나사식으로 결합될 수도 있다.It is preferable that fixing protrusions are formed on both side surfaces of the connection member 525 so that the first coil spring 523 and the second coil spring 524 are press-fitted and fixed, respectively, to stably fix the spring. In addition, the first coil spring 523 and the second coil spring 524 may be screwed together.

상기 복수 강성 탄성부재(520)의 또 다른 실시예로, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 복수 강성 탄성부재(520)는 일정 외경(r1)을 갖는 와이어로 권선된 제3 코일 스프링(526)과, 일정 외경(r2)을 갖는 와이어로 권선된 제4 코일 스프링(527)과, 상기 제3 코일 스프링(526)과 제4 코일 스프링(527)을 연결하는 연결 부재(528)를 포함하여 구성된다.In another embodiment of the plurality of rigid elastic members 520, as shown in FIG. 8, the plurality of rigid elastic members 520 are wound around a third coil spring 526 having a wire having a predetermined outer diameter r1. And a fourth coil spring 527 wound with a wire having a predetermined outer diameter r2, and a connecting member 528 connecting the third coil spring 526 and the fourth coil spring 527. do.

상기 제3 코일 스프링(526)을 이루는 와이어의 외경(r1)이 상기 제4 코일 스프링(527)을 이루는 와이어의 외경(r2)보다 크다. 또한 상기 제3 코일 스프링(526)의 턴과 턴사이의 간격인 피치(P4)는 일정하게 유지되고 상기 제4 코일 스프링(527)의 턴과 턴사이의 간격인 피치(P4)는 일정하게 유지된다. 상기 제3 코일 스프링(526)의 피치(P4)와 제4 코일 스프링(527)의 피치(P4)는 서로 같고 그 제3 코일 스프링(526)의 외경(D1)과 제4 코일 스프링(527)의 외경(D1)이 같게 형성됨이 바람직하다. 한편, 상기 제3 코일 스프링(526)의 피치(P4)와 제4 코일 스프링(527)의 피치(P4)는 서로 다르게 권선될 수 있다.The outer diameter r1 of the wire constituting the third coil spring 526 is larger than the outer diameter r2 of the wire constituting the fourth coil spring 527. In addition, the pitch P4, which is the interval between the turns of the third coil spring 526, is kept constant, and the pitch P4, which is the interval between the turns and turns of the fourth coil spring 527, is kept constant. do. The pitch P4 of the third coil spring 526 and the pitch P4 of the fourth coil spring 527 are equal to each other, and the outer diameter D1 and the fourth coil spring 527 of the third coil spring 526 are the same. It is preferable that the outer diameter (D1) of is formed equal. Meanwhile, the pitch P4 of the third coil spring 526 and the pitch P4 of the fourth coil spring 527 may be wound differently.

도면중 미설명 부호인 101은 흡입관, 102는 토출관, F는 흡입 유로이다.In the drawings, reference numeral 101 denotes a suction pipe, 102 a discharge pipe, and F a suction flow path.

상기와 같은 본 발명에 의한 리니어 압축기가 냉동시스템에 장착되는 경우 그 작용 효과는 다음과 같다.When the linear compressor according to the present invention as described above is mounted in the refrigeration system, the effect is as follows.

상기 리니어 모터(300)에 전원이 인가되면, 그 리니어 모터(300)의 가동자(340)가 직선 왕복 운동하게 되며, 그 가동자(340)가 직선 왕복 운동함에 따라 그 가동자(340)와 연결된 스프링 서포터(510)와 피스톤(410)이 함께 직선 왕복 운동하게 된다. 이때 상기 스프링 서포터(510)의 양측에 각각 위치하는 복수 강성 탄 성부재(520)들에 의해 가동자(340)와 스프링 서포터(510) 그리고 피스톤(410)을 포함하여 구성되는 무빙 매스를 탄성 지지하면서 그 무빙 매스의 공진 운동을 유도하게 된다.When power is applied to the linear motor 300, the mover 340 of the linear motor 300 linearly reciprocates, and the mover 340 and the mover 340 are linearly reciprocated. The connected spring supporter 510 and the piston 410 are linearly reciprocated together. In this case, the plurality of rigid elastic members 520 respectively positioned on both sides of the spring supporter 510 elastically support the moving mass including the mover 340, the spring supporter 510, and the piston 410. While inducing the resonant motion of the moving mass.

상기 피스톤(410)이 실린더(420)의 내부 공간에서 직선 왕복 운동함에 따라 그 실린더(420)의 내부 공간으로 가스가 흡입되고 압축되어 토출되며 그 실린더(420)의 내부 공간에서 토출된 토출 가스는 냉동시스템으로 토출되는 일련의 과정이 반복된다.As the piston 410 linearly reciprocates in the inner space of the cylinder 420, gas is sucked into the inner space of the cylinder 420, compressed and discharged, and the discharge gas discharged from the inner space of the cylinder 420 is A series of processes to be discharged to the refrigeration system is repeated.

이때, 냉동시스템에서 요구되는 냉력의 크기에 따라 가동자(340)의 스트로크가 제어되는 동시에 전원 주파수가 함께 제어되어 공진 주파수의 가변 폭을 넓힐 수 있고 이를 통해 압축기의 냉력 가변 폭을 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 압축기의 효율을 향상시킬 수 있다.At this time, the stroke of the mover 340 is controlled at the same time according to the amount of cold power required in the refrigeration system, and the power frequency is controlled together to widen the variable width of the resonant frequency, thereby widening the variable variable cold power of the compressor. It is also possible to improve the efficiency of the compressor.

예컨대, 상기 냉동시스템에서 필요로 하는 냉력이 많지 않은 경우에는, 상기 리니어 모터(300)의 권선 코일(310)에 인가되는 전압이 낮아져 가동자(340)의 스트로크가 짧아지고, 이에 따라, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 복수 강성 탄성부재(520)의 강성이 낮은 부분, 즉 스프링 상수(탄성 계수)가 낮은 부분이 주로 탄성력을 발휘하여 복수 강성 탄성부재(520)의 강성(stiffness)이 낮아지면서 상기 식(1)에서와 같이 가동자(340)의 공진 주파수(공진점)가 감소하게 된다. 이와 동시에, 상기 인버터 드라이브에 의해 가동자(340)에 대한 전원 주파수가 작아지면서 공진 주파수와 일치된 상태로 압축기는 저냉력 운전을 하게 된다. For example, when the cooling power required by the refrigeration system is not much, the voltage applied to the winding coil 310 of the linear motor 300 is lowered, so that the stroke of the mover 340 is shortened, and thus, FIG. 9 As shown in FIG. 6, the low rigidity portion of the plurality of rigid elastic members 520, that is, the portion having a low spring constant (elastic coefficient) mainly exhibits elastic force, so that the stiffness of the plurality of rigid elastic members 520 is low. As shown in Equation (1), the resonance frequency (resonance point) of the mover 340 is decreased. At the same time, as the power source frequency for the mover 340 is reduced by the inverter drive, the compressor operates at a low cooling power in a state consistent with the resonance frequency.

상기 복수 강성 탄성부재(520)가 압축 코일 스프링일 경우 그 압축 코일 스 프링의 강성이 낮은 부분은 제2 피치부(522)이고, 그 복수 강성 탄성부재(520)가 제1 코일 스프링(523)과 제2 코일 스프링(524)을 포함하여 구성된 경우 강성이 낮은 부분은 제2 코일 스프링(524)이며, 그 복수 강성 탄성부재(520)가 제3 코일 스프링(526)과 제4 코일 스프링(527)을 포함하여 구성된 경우 강성이 낮은 부분은 제4 코일 스프링(527)이다.When the plurality of rigid elastic members 520 is a compression coil spring, a portion of the compression coil spring having low rigidity is the second pitch portion 522, and the plurality of rigid elastic members 520 is the first coil spring 523. And the second coil spring 524, the portion having low rigidity is the second coil spring 524, and the plurality of rigid elastic members 520 include the third coil spring 526 and the fourth coil spring 527. ), The lower rigidity portion is the fourth coil spring 527.

그리고, 상기 냉동시스템에서 필요로 하는 냉력이 많은 경우에는, 상기 리니어 모터(300)의 권선 코일(310)에 인가되는 전압이 높아져 가동자(340)의 스트로크가 길어지고, 이에 따라, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 복수 강성 탄성부재(520)의 강성이 큰 부분과 강성이 작은 부분이 함께 탄성력을 발휘하여 그 복수 강성 탄성부재(520)의 강성이 증가되면서 상기 식(1)에서와 같이 가동자(340)의 공진 주파수가 높아지게 된다. 이와 동시에 상기 인버터 드라이브에 의해 가동자(340)에 대한 전원 주파수가 증가하면서 공진 주파수와 일치된 상태로 압축기는 고냉력 운전을 하게 된다.In addition, when the cooling power required by the refrigeration system is large, the voltage applied to the winding coil 310 of the linear motor 300 is increased, the stroke of the mover 340 is long, and accordingly, FIG. As shown, the portion of the plurality of rigid elastic members 520 having a large rigidity and a portion of the small rigidity exert an elastic force together to increase the rigidity of the plurality of rigid elastic members 520 as shown in Equation (1). The resonant frequency of the mover 340 is increased. At the same time, as the power source frequency for the mover 340 is increased by the inverter drive, the compressor operates at a high cooling power in a state consistent with the resonance frequency.

이와 같이 본 발명은 2단(또는 그 이상) 강성을 갖는 복수 강성 탄성부재(520)들과 전원 주파수의 가변이 가능한 인버터형 리니어 모터(300)를 사용하여 피스톤(410)의 스트로크 가변에 의한 냉력 가변과 전원 주파수의 가변에 의한 냉력 가변을 함께 적용함으로써 전원 주파수의 가변 폭이 확대되어 냉동시스템의 냉력 가변시에도 전원 주파수와 공진 주파수를 항상 일치시키게 되므로 리니어 모터(300)의 효율 저하를 방지하게 된다.As described above, the present invention uses a plurality of rigid elastic members 520 having two-stage (or more) stiffness and an inverter-type linear motor 300 capable of varying the power supply frequency. The variable width of the power frequency is expanded by applying the variable and the cooling power variable by the variable of the power frequency so that the power frequency and the resonant frequency are always matched even when the refrigeration system is variable, thereby preventing the efficiency of the linear motor 300 from being lowered. do.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 압축기는, 리니어 모터의 가동자와 피스톤을 포함하는 무빙 매스를 적어도 2개 이상의 스프링 상수를 갖는 복수 개의 복수 강성 탄성부재들이 탄성 지지하게 되어 전원 주파수와 공진 주파수의 공진 영역을 넓히게 됨으로써 냉동시스템의 냉력 가변시에도 전원 주파수와 공진 주파수를 항상 일치시키게 되므로 리니어 모터의 효율 저하를 방지하게 되어 압축기와 이를 적용한 냉동시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, in the linear compressor according to the present invention, a plurality of stiff elastic members having at least two spring constants elastically support a moving mass including a mover and a piston of the linear motor, thereby resonating with the power source frequency. Since the resonance region of the frequency is widened, the power frequency and the resonance frequency are always matched even when the cooling power of the refrigeration system is variable, thereby preventing the efficiency of the linear motor from being reduced, thereby improving the efficiency of the compressor and the refrigeration system using the same.

Claims (5)

케이싱의 내부에 설치되며 직선 왕복 구동력을 발생시키는 리니어 모터와;A linear motor installed inside the casing and generating a linear reciprocating driving force; 상기 리니어 모터의 가동자에 결합되는 가동체가 그 가동자와 함께 직선 왕복운동하면서 냉매를 압축시키는 압축 유닛과; A compression unit configured to compress the refrigerant while the movable body coupled to the mover of the linear motor linearly reciprocates with the mover; 적어도 2개 이상의 스프링 상수를 구비하며 상기 리니어 모터의 가동자와 압축유닛의 가동체를 포함하여 구성되는 무빙 매스를 탄력 지지하여 공진 운동을 유도하는 다수개의 복수 강성 탄성부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.And a plurality of rigid elastic members having at least two spring constants and elastically supporting a moving mass including a movable body of the linear motor and a movable body of the compression unit to induce a resonance motion. Linear compressor. 제 1 항에 있어서, 상기 리니어 모터는 권선 코일에 인가되는 전압을 조절하여 가동자의 스트로크를 가변하는 동시에 전원 주파수를 조절하여 가동자의 왕복 속도를 가변시키는 인버터 드라이브가 구비된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.The linear compressor according to claim 1, wherein the linear motor is provided with an inverter drive which adjusts a voltage applied to a winding coil to change the stroke of the mover and at the same time adjust the power frequency to change the reciprocating speed of the mover. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 강성 탄성부재는 일정 길이를 갖는 코일 스프링이며, 그 코일 스프링의 턴과 턴사이의 간격인 피치가 구간에 따라 다르게 권선된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.The linear compressor according to claim 1, wherein the plurality of rigid elastic members are coil springs having a predetermined length, and pitches, which are intervals between turns of the coil springs, are wound differently according to sections. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 강성 탄성부재는 일정 피치를 갖는 제1 코일 스프링과, 일정 피치를 가지며 상기 제1 코일 스프링의 피치보다 큰 피치를 갖는 제2 코일 스프링과, 상기 제1 코일 스프링과 제2 코일 스프링을 연결하는 연결 부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.The method of claim 1, wherein the plurality of rigid elastic members include: a first coil spring having a predetermined pitch, a second coil spring having a predetermined pitch and having a pitch greater than that of the first coil spring, and the first coil spring; And a connection member for connecting the second coil spring. 제 1 항에 있어서, 상기 복수 강성 탄성부재는 일정 외경을 갖는 와이어를 일정 피치를 갖도록 권선하여 이루어진 제3 코일 스프링과, 상기 제3 코일 스프링의 와이어 외경보다 작은 외경을 갖는 와이어를 일정 피치를 갖도록 권선하여 이루어진 제4 코일 스프링과, 상기 제3 코일 스프링과 제4 코일 스프링을 연결하는 연결 부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.The method of claim 1, wherein the plurality of rigid elastic member is a third coil spring formed by winding a wire having a certain outer diameter to have a predetermined pitch, and a wire having an outer diameter smaller than the wire outer diameter of the third coil spring to have a predetermined pitch. And a fourth coil spring formed by winding and a connecting member connecting the third coil spring and the fourth coil spring.
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