KR20080038674A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정부재, 가동부재 및 리니어 모터로 이루어진 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 특히 흡입되는 냉매의 유로 손실을 저감하는 동시에 흡입되는 냉매의 유동소음을 저감시킬 수 있는 머플러 어셈블리를 구비하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 압축공간이 내부에 형성된 고정부재; 고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하는 가동부재; 가동부재의 일단과 소정간격을 두고 설치되고, 중앙에 개구부가 구비된 커버; 그리고, 커버 내측에 위치되도록 가동부재의 일단에 복수개의 캡이 축방향으로 연결되고, 각각의 캡 중앙에 냉매가 유동되는 개구부가 형성된 머플러 어셈블리;를 포함하여 구성되기 때문에 흡입되는 냉매의 유로 손실 및 유동소음을 저감시킬 수 있다.
왕복동식 압축기, 고정부재, 가동부재, 리니어 모터, 머플러 어셈블리, 캡

Description

왕복동식 압축기 {RECIPROCATING COMPRESSOR}
도 1은 종래 기술의 일실시예인 왕복동식 압축기의 일부가 도시된 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예인 왕복동식 압축기의 일부가 도시된 도면.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
122 : 모터 커버 124 : 본체 커버
126 : 서포터 130 : 머플러 어셈블리
131 : 연결부 132 : 소음관
133,134,135,136 : 캡
본 발명은 고정부재, 가동부재 및 리니어 모터로 이루어진 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 특히 흡입되는 냉매의 유로 손실을 저감하는 동시에 흡입되는 냉매의 유동소음을 저감시킬 수 있는 머플러 어셈블리를 구비하는 왕복동식 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직 선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키도록 구성된다.
최근에는 왕복동식 압축기는 구동모터의 회전력을 피스톤의 왕복 직선 운동력으로 전환하기 위하여 크랭크 축 등과 같은 구성부품을 포함하기 때문에 운동전환에 의한 기계적인 손실이 크게 발생되는 문제점이 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
이러한 리니어 압축기는 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 리니어 모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단하고, 이러한 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어하여 그 작동을 제어할 수 있기 때문에 다른 압축기에 비해 소음이 작아 실내에서 사용되는 냉장고 등과 같은 가전기기에 많이 적용된다.
도 1은 종래 기술의 일실시예인 왕복동식 압축기의 일부가 도시된 도면이다.
종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 일실시예인 리니어 압축기를 도 1을 참조로 하여 살펴보면, 밀폐공간인 쉘에 냉매가 유/출입되는 유입관(미도시) 및 유출관(미도시)이 연결 설치되고, 쉘 내부에 고정부재(2), 가동부재(4) 및 리니어 모터(10)로 이루어진 구조체가 설치되되, 고정부재(2) 내측에 가동부재(4)의 일단이 삽입된 상태에서 리니어 모터(10)에 의해 구동되면서 냉매를 압축하여 토출시킨다.
아울러, 가동부재(4)의 다른 일단에 반경방향으로 확장된 서포터(26)가 모터 커버(22)와 본체 커버(24) 사이에 축방향으로 각종 메인 스프링들(S)이 설치되되, 가동부재(4)와 연결된 머플러 어셈블리(30)가 본체 커버(24) 내측에 위치되도록 설치되어 냉매의 유동소음을 저감시키도록 한다.
여기서, 고정부재(2)는 일단이 본체 프레임(3)에 관통된 상태에서 고정되도록 설치되고, 그 내측에 가동부재(4)의 일단이 삽입되어 압축공간(P)을 형성하되, 압축공간(P) 양측에 각각 냉매가 유/출입되도록 한다.
이때, 가동부재(4)의 일단에 압축공간(P)으로 냉매가 공급될 수 있도록 하기 위하여 흡입홀(4h)이 형성되는 동시에 흡입홀(4h)을 개폐시킬 수 있도록 박형의 흡입밸브(6)가 고정 설치된다.
또한, 고정부재(2)의 일단에 압축공간(P)에서 압축된 냉매의 토출을 조절하는 토출밸브 어셈블리(8)가 설치되되, 토출밸브 어셈블리(8)는 고정부재(2)의 일단을 막아주는 토출밸브(8a)가 개폐 가능하도록 고정부재(2)의 일단에 고정된 토출캡(8b) 내측에 나선형의 토출밸브 스프링(8c)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.
다음, 리니어 모터(10)는 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층되도록 구성된 원통형상의 이너스테이터(12)와, 코일이 원주방향으로 감겨진 코일 권선체에 원주방향으로 일정 간격을 두고 복수개의 라미네이션이 적층된 한 쌍의 코어블록들이 설치된 원통형상의 아우터스테이터(14)와, 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이에 가동부재(4)와 연결되도록 설치되어 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 영구자석(16)으로 이루어진다.
이때, 이너스테이터(12)는 일단이 본체 프레임(3)에 지지된 상태에서 타단이 고정링(미도시)에 의해 고정부재(2) 외주면에 고정되도록 설치되고, 아우터스테이터(14)는 이너스테이터(2)의 외주면에 소정 간격을 두고 위치되어 일단이 역시 본체 프레임(3)에 지지된 상태에서 타단이 모터 커버(22)에 의해 지지되는 동시에 모 터 커버(22)가 본체 프레임(3)에 볼트 고정되며, 영구자석(16)은 이너스테이터(12)와 아우터스테이터(14) 사이에 축방향으로 이동 가능하게 위치되어 가동부재(4)의 타단과 연결되도록 설치된다.
다음, 서포터(26)는 가동부재(4)의 타단에 반경방향으로 확장될 수 있도록 설치되고, 그 둘레에 각종 메인 스프링들(S)이 지지될 수 있도록 각종 지지단이 형성된다.
이때, 서포터(26)를 기준으로 축방향으로 양측에서 메인 스프링들(S)이 탄성 지지되되, 서포터(26)는 모터 커버(22)에 탄성 지지되는 동시에 그와 반대방향에 일정 간격 떨어지게 위치된 본체 커버(24)에 탄성 지지된다.
물론, 모터 커버(22)는 상기에서 언급한 바와 같이 본체 프레임(3)에 체결수단에 의해 고정되고, 본체 커버(24)는 모터 커버(22)에 역시 체결수단에 의해 고정되며, 서포터(26)는 모터 커버(22)와 본체 커버(24) 사이에 축방향으로 이동 가능하게 설치된다.
다음, 머플러 어셈블리(30)는 지지부(31)를 기준으로 가동부재 내측에 위치된 소음관(32) 및 이를 고정시키는 부재(33), 지지부(31)를 기준으로 모터 커버(22)와 본체 커버(24) 사이에 위치된 챔버(34), 챔버(34) 내에 설치되어 챔버(34) 내부의 공간을 다양하게 구획하는 복수개의 구획판(35) 및 구획관들(36,37), 그리고, 본체 커버(24)에 구비된 개구부(24h)에 장착된 캡 형상의 백 머플러(38)를 포함한다.
물론, 머플러 어셈블리(30)는 흡입 냉매가 축방향으로 유동될 수 있도록 각 부재들의 중앙에 소정의 개구부가 형성된다.
이때, 흡입 냉매의 유동소음은 다양한 주파수 대역에서 저감시키기 위하여 다양한 공간으로 구획하기 위하여 챔버(34)와 구획판(35) 및 구획관들(36,37)이 설치되되, 챔버(34) 내부에 구획판(35) 및 구획관들(36,37)이 압입 고정되거나, 서로 브레이징 연결된다.
또한, 본체 커버(24)에 고정된 백 머플러(38)를 통하여 흡입된 냉매가 가동부재(4)와 함께 움직이는 챔버(34) 내측으로 안내될 수 있도록 본체 커버(24)의 개구부(24h) 내측에는 소정의 가이드부(24a)가 형성되고, 챔버(34)의 끝단이 가이드부(24a) 내측에 위치되도록 설치된다.
따라서, 리니어 모터(10)가 작동되면, 가동부재(4)가 왕복 직선 운동하면서 압력차에 의해 쉘의 유입관을 통하여 냉매가 유입되고, 냉매가 유동되는 동시에 유동 소음이 발생하게 되는데, 냉매는 백 머플러(38)를 지나면서 소음이 저감된 다음, 가이드부(24a)에 의해 안내되어 챔버(34)와 구획판(35) 및 구획관들(36,37), 소음관(32) 내부를 따라 연속적인 공간을 따라 역시 다양한 주파수 대역의 소음이 저감되고, 가동부재(4)의 흡입홀(4h)을 통하여 상기 압축공간(P)으로 유입되도록 한다.
그러나, 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기용 머플러 어셈블리는 연속적인 공간으로 연결된 소음관, 챔버 및 구획관들 이외에도 본체 커버에 별도의 공간에 설치되는 백 머플러도 포함하기 때문에 연속적인 공간을 형성하지 못하여 유동 손실이 발생될 수 있고, 나아가 백 머플러와 챔버 사이의 분리된 공간에서 소음이 증 대될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 왕복동식 압축기용 머플러 어셈블리는 챔버 내측에 구획판 및 구획관들이 압입되거나, 브레이징 용접되기 때문에 육안으로 검사가 불가능할 뿐 아니라 직접 소리를 발생시켜 저감되는 정도를 측정하는 검사 공정을 거쳐야 됨으로 생산효율이 저감되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 머플러 어셈블리를 연속적인 공간으로 구성하여 유동 손실 또는 소음을 저감시킬 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 머플러 어셈블리를 조립하더라도 외관에서 조립 부분을 검사할 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 압축공간이 내부에 형성된 고정부재; 고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하는 가동부재; 가동부재의 일단과 소정간격을 두고 설치되고, 중앙에 개구부가 구비된 커버; 그리고, 커버 내측에 위치되도록 가동부재의 일단에 복수개의 캡이 축방향으로 연결되고, 각각의 캡 중앙에 냉매가 유동되는 개구부가 형성된 머플러 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 머플러 어셈블리는 복수개의 캡이 용접된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 캡들의 개구부에는 냉매의 유동을 안내하기 위하여 냉매의 유동 방향으로 돌출된 가이드부가 구비된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 캡들은 가동부재로부터 멀리 떨어지게 설치될수록 그 직경이 작게 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
또한, 캡들 중 냉매가 유입되는 방향의 캡은 길이 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 왕복동식 압축기의 일부가 도시된 도면이다.
본 발명에 따른 왕복동식 압축기 중 리니어 압축기는 도 2에 도시된 바와 같이 고정부재(102), 본체 프레임(103), 가동부재(104), 흡입밸브(106), 토출밸브 어셈블리(108), 리니어 모터(110), 모터 커버(122), 본체 커버(124), 서포터(126), 머플러 어셈블리(130) 등을 포함하되, 머플러 어셈블리(130)는 내부에 흡입된 냉매가 유동되는 연속적인 공간을 가지도록 구성된다.
물론, 종래 기술에서 언급한 바와 같이 고정부재(102)는 본체 프레임(103)에 고정되고, 가동부재(104)는 일단이 고정부재(102) 내측에 삽입되어 그 사이에 압축공간(P)을 형성하며, 흡입밸브(106)는 가동부재(104)의 일단에 형성된 흡입홀(104h)를 개폐하도록 설치되는 반면, 토출밸브 어셈블리(108)는 토출밸브(108a), 토출캡(108b) 및 토출밸브 스프링(108c)으로 이루어져 압축공간(P)을 개폐하도록 설치된다.
아울러, 리니어 모터(110)는 이너스테이터(112), 아우터스테이터(114) 및 영 구자석(116)으로 이루어지되, 이너스테이터(112) 및 아우터스테이터(114)는 축방향으로 본체 프레임(103)과 모터 커버(122) 사이에 고정되고, 영구자석(116)은 이너스테이터(112)와 아우터스테이터(114) 사이에 위치되어 가동부재(104)의 다른 일단과 연결되도록 설치되며, 서포터(126)는 모터 커버(122)와 본체 커버(124) 사이에 스프링(S)에 의해 탄성 지지되는 동시에 역시 가동부재(104)의 다른 일단과 연결되도록 설치된다.
이때, 모터 커버(122)는 가동부재(104)가 관통될 수 있도록 중앙에 개구부(미도시)가 형성되고, 본체 커버(124)는 양단이 모터 커버(122)에 지지되는 동시에 모터 커버(122)와 소정간격 떨어진 부분에 가동부재(104)와 함께 왕복 직선 운동하는 머플러 어셈블리(130) 끝단이 이동될 수 있도록 소정의 개구부(124h)가 형성되며, 서포터(126)도 머플러 어셈블리(130)가 관통될 수 있도록 중앙에 개구부(미도시)가 형성된다.
특히, 머플러 어셈블리(130)는 가동부재(104)의 다른 일단에 고정되는 지지부(131), 지지부(131)를 기준으로 가동부재(104) 내측에 위치되는 소음관(132), 그리고, 지지부(131)를 기준으로 모터 커버(122)와 본체 커버(124) 사이에 위치되는 복수개의 캡(133,134,135,136)으로 이루어지되, 소음관(132)과 연통되도록 지지부(131) 및 캡들(133,134,135,136)에는 각각 개구부(133h,134h,135h,136h)가 구비된다.
보다 상세하게, 머플러 어셈블리(130)는 다양한 내부 공간을 구비하여 다양한 주파수 대역의 소음을 저감시키기 위하여 캡들(133,134,135,136)을 다양한 크기 로 구성할 수 있되, 캡들(133,134,135,136)의 직경들이 가동부재(104)와 멀리 설치될수록 작게 형성되는 것이 바람직하며, 가동부재(104)의 행정거리가 길어지더라도 캡들(133,134,135,136)이 본체 커버(124)의 개구부(124h)를 통과할 수 있도록 캡들(133,134,135,136)의 직경이 모두 본체 커버(124)의 개구부(124h) 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하며, 그 결과 본체 커버(124)의 개구부(124h) 내측에도 머플러 어셈블리(130)의 캡들(133,134,135,136)이 위치되도록 구성할 수 있으므로, 머플러 어셈블리(130)의 크기를 보다 키울 수 있어 보다 소음 저감 효과를 높일 수 있다.
이때, 캡들(133,134,135,136) 중에 냉매가 흡입되는 입구 방향에 있는 캡(136)이 길이방향으로 길게 형성되어 내부 용량이 다른 캡들(133,134,135)보다 크게 형성되도록 하는 것이 바람직하되, 이는 가스 냉매가 최초로 흡입되는 캡(136)의 내부 용량이 커질수록 초기에 냉매 흡입시 작용하는 유로 저항을 최소화시킬 수 있고, 나아가 압축 용량을 보다 높일 수 있다.
또한, 캡들(133,134,135,136)의 각 개구부(133h,134h,135h,136h)에는 냉매의 유동을 안내하여 고주파 소음을 저감시키기 위하여 냉매의 유동방향으로 소정의 원통형으로 돌출된 가이드가 구비되되, 소음 저감 효과를 극대화시키기 위하여 실험적으로 가이드들은 각 개구부(133h,134h,135h,136h) 중 일부에 선택적으로 구비될 수 있으며, 캡들(133,134,135,136) 중 냉매가 흡입되는 입구 방향에 있는 캡(136)은 냉매의 유동 방향과 반대 방향의 가이드가 구비된다.
이와 같은, 캡들(133,134,135,136)은 서로 연속적인 내부 공간을 형성하도록 축방향으로 서로 용접 연결되되, 외관에서도 용접 부분(A)의 상태를 검사할 수 있도록 외관에서 용접이 이루어지도록 하며, 일예로 브레이징 용접될 수 있다.
나아가, 캡들(133,134,135,136)이 서로 외관에서 용접 연결된 머플러 어셈블리(130)가 가동부재(104), 모터 커버(122), 본체 커버(124), 서포터(126) 사이에 조립되면, 머플러 어셈블리(130)의 캡들(133,134,135,136)은 모터 커버(122)와 본체 커버(124) 사이에 위치되는데, 머플러 어셈블리(130)의 캡들(133,134,135,136)의 직경이 본체 커버(124)의 개구부(124h) 직경보다 더 작게 형성되기 때문에 본체 커버(124)의 외측에서도 캡들(133,134,135,136)의 용접 부분을 손쉽게 육안으로 관찰할 수 있다.
따라서, 리니어 모터(110)가 작동되면, 가동부재(104)가 왕복 직선 운동하면서 압력차에 의해 쉘의 유입관을 통하여 냉매가 유입되고, 냉매가 유동되는 동시에 유동 소음이 발생하게 되는데, 캡들(133,134,135,136) 및 소음관(131) 내부로 유입됨에 따라 연속적인 내부 공간을 지나면서 다양한 주파수 대역의 소음이 저감된 다음, 가동부재(104)의 흡입홀(104h)을 통하여 상기 압축공간(P)으로 유입되도록 한다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 예로 들어 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기는 복수개의 캡이 다양한 크기의 공간을 형성하도록 축방향으로 연결되되, 냉매가 유동되는 연속적인 하나의 내부 공간을 형성하기 때문에 냉매의 유동 손실을 줄일 수 있을 뿐 아니라 소음 저감 효과를 보다 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 머플러 어셈블리에 포함된 복수개의 캡이 서로 축방향으로 용접 연결되기 때문에 캡들의 용접 부분을 육안으로 검사할 수 있어 생산시간을 단축시킬 뿐 아니라 생산성을 보다 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 압축공간이 내부에 형성된 고정부재;
    고정부재 내측에서 왕복 직선 운동하는 가동부재;
    가동부재의 일단과 소정간격을 두고 설치되고, 중앙에 개구부가 구비된 커버; 그리고,
    커버 내측에 위치되도록 가동부재의 일단에 복수개의 캡이 축방향으로 연결되고, 각각의 캡 중앙에 냉매가 유동되는 개구부가 형성된 머플러 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    머플러 어셈블리는 복수개의 캡이 외관에서 용접된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    캡들의 개구부에는 냉매의 유동을 안내하기 위하여 냉매의 유동 방향으로 돌출된 가이드부가 구비된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    캡들은 가동부재로부터 멀리 떨어지게 설치될수록 그 직경이 작게 형성된 것 을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    캡들 중 냉매가 유입되는 방향의 캡은 길이 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
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