KR20090011895A - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메인 스프링의 개수를 저감하여, 부품 생산 비용을 절감하고, 부품 설치 공정을 단순화한 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 냉매가 압축되는 공간을 제공하는 실린더, 실린더 내부를 직선왕복운동하며, 냉매를 압축하는 피스톤, 이너스테이터, 아우터스테이터 및 피스톤과 연결되며 이너스테이터와 아우터스테이터 사이에서 직선왕복운동하는 영구자석, 피스톤과 연결되며, 적어도 일부가 피스톤의 반경 방향으로 확장된 서포터 피스톤, 서포터 피스톤에 의해 일단이 지지되며, 피스톤과 동일 측에 위치하는 복수 개의 전방 메인 스프링 및 서포터 피스톤에 의해 일단이 지지되며, 피스톤과 다른 측에 위치하는 단일의 후방 메인 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
리니어 압축기, 스프링 가이더, 표면 처리, 가이드 홀, 가이드 핀

Description

리니어 압축기{LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 종래의 리니어 압축기의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 리니어 압축기를 백 커버 쪽에서 바라본 모습을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 단면을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 스테이터 커버를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 리니어 압축기가 구비하는 서포터 피스톤의 일 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 리니어 압축기가 구비하는 스프링 가이더의 일 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 서포터 피스톤 및 스프링 가이더를 체결하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 리니어 압축기가 구비하는 백 커버의 일 예를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 리니어 압축기가 구비하는 스테이터 커버, 서포터 피스톤, 스프링 가이더 및 백 커버가 결합된 예를 후방에서 바라본 도면.
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 리니어 압축기의 구동 주파수에 맞추어진 공진 주파수를 가지는 메인 스프링을 3개 구비하며, 부가 질량을 통해 공진 주파수를 조절할 수 있는 리니어 압축기에 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 직선 왕복 운동하면서 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 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향 상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
도 1은 종래의 리니어 압축기의 일 예를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 리니어 압축기를 백커버 쪽에서 바라본 모습을 도시한 도면이다. 리니어 압축기(1)는 밀폐된 쉘(10) 내부에서 피스톤(30)이 리니어 모터(40)에 의해 실린더(20) 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성된다. 리니어 모터(40)는 이너스테이터(42), 아우터스테이터(44) 및 이너스테이터(42)와 아우터스테이터(44) 사이에 위치하는 영구자석(46)을 포함하며, 상호 전자기력에 의해 영구자석(46)이 직선 왕복 운동하도록 구동된다. 이때 영구자석(46)이 피스톤(30)과 연결된 상태에서 구동됨에 따라, 피스톤(30)이 실린더(20) 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출한다.
리니어 압축기(1)는 또한 프레임(52), 스테이터 커버(54) 및 백 커버(56)를 더 포함한다. 리니어 압축기는 실린더(20)가 프레임(52)에 의해 고정되는 구성을 구비할 수도 있고, 실린더(20)와 프레임(52)이 일체로 형성되는 구성을 구비할 수도 있다. 실린더(20)의 전방에는 토출 밸브(62)가 탄성 부재에 의해 탄성 지지되며 실린더(20) 내부 냉매의 압력에 따라 선택적으로 개폐된다. 토출 밸브(62)의 전방에 토출 캡(64) 및 토출 머플러(66)가 설치되며, 토출 캡(64) 및 토출 머플러(66)는 프레임(52)에 고정된다. 이너스테이터(42) 및 아우터스테이터(44) 또한 일단이 프레임(52)에 의해 지지되며, 이너스테이터(42)의 0-ring 등의 별도의 부재 또는 실린더(20)에 형성된 턱에 의해 지지되며, 아우터스테이터(44)의 타단은 스테이터 커버(54)에 의해 지지된다. 백 커버(56)는 스테이터 커버(54)에 설치되며, 백 커 버(56)와 스테이터 커버(54) 사이에 머플러(70)가 위치한다.
또한 피스톤(30)은 후방에 서포터 피스톤(32)이 결합된다. 서포터 피스톤(32)에는 피스톤(30)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유진동수가 조절된 메인 스프링(80)이 설치된다. 메인 스프링(80)은 서포터 피스톤(32)과 스테이터 커버(54)에 의해 양단이 지지되는 전방 스프링(82)과 서포터 피스톤(32)과 백 커버(56)에 의해 양단이 지지되는 후방 스프링(84)으로 구분된다. 종래의 리니어 압축기는 상하 및 좌우 대칭되는 위치에 4개의 전방 스프링(82) 및 4개의 후방 스프링(84)을 포함한다. 이에 따라 구비되어야 하는 메인 스프링(80)의 개수 및 피스톤(30)의 운동시 균형을 유지하기 위해 제어되어야 할 위치 변수가 각각 8개이다. 따라서 메인 스프링의 수량이 많고, 제어되어야 할 변수가 많아 제조 공정이 복잡하고 길며, 제조 단가가 높았다.
본 발명은 메인 스프링의 개수를 저감하여, 부품 생산 비용을 절감하고, 부품 설치 공정을 단순화한 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 단일의 후방 메인 스프링을 구비하며, 후방 메인 스프링을 고정하고 지지하면서, 피스톤의 중심과 후방 메인 스프링의 중심이 일치하도록 안내하는 스프링 가이더를 포함하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 스프링 가이더가 후방 메인 스프링의 마찰에 의해 마모되는 것을 방지하도록 표면 처리가 이루어진 스프링 가이더를 구비하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 냉매가 압축되는 공간을 제공하는 실린더를 포함하는 고정부재, 실린더 내부에서 냉매를 압축하는 피스톤 및 피스톤의 중심과 일치하는 중심을 가지며 피스톤에 연결되며 피스톤의 반경방향으로 확장된 지지부를 포함하는 서포터 피스톤을 포함하며 고정부재에 대해 직선왕복운동하는 가동부재, 서포터 피스톤의 지지부의 전면에 의해 일단이 지지되고, 고정부재에 의해 타단이 지지되며, 피스톤 및 서포터 피스톤의 중심에 대해 대칭되도록 위치하는 복수 개의 전방 메인 스프링 및 서포터 피스톤의 배면에 의해 일단이 지지되며, 고정부재에 의해 타단이 지지되며, 피스톤 및 서포터 피스톤의 중심과 일치하는 중심을 가지는 단일의 후방 메인 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 피스톤 및 서포터 피스톤은 서로 접촉하는 부분에 서로 맞물리는 단차를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 피스톤에 서포터 피스톤의 상대적인 위치가 구속된 상태에서 서포터 피스톤을 피스톤에 결합시킬 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 서포터 피스톤과 후방 메인 스프링 사이에 위치하는 스프링 가이더를 더 포함하고, 후방 메인 스프링의 일단은 스프링 가이더에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 스프링 가이더를 더 구비함으로써 후방 메인 스프링을 더 안정적으로 지지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 스프링 가이더는, 피스톤 및 서포터 피스 톤의 중심과 일치하는 중심을 가지도록 서포터 피스톤에 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 스프링 가이더에 장착되는 후방 메인 스프링의 중심을 피스톤 및 서포터 피스톤의 중심과 일치시킬 수 있어, 피스톤이 실린더 내부에서 의도된 직선 궤도로만 운동하게 하여, 피스톤 및 실린더가 비정상 운동에 의해 마모되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 스프링 가이더는 후방 메인 스프링의 일단이 횡방향으로 움직이는 것을 제한하는 단차부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 후방 메인 스프링이 원래의 위치에서 이탈하는 것을 방지하여, 리니어 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 적어도 스프링 가이더의 후방 메인 스프링과 접촉하는 부분은 후방 메인 스프링의 경도보다 큰 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 스프링 가이더가 후방 메인 스프링과 마찰하면서 마모되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 서포터 피스톤 및 스프링 가이더는, 피스톤과 후방 메인 스프링의 중심이 일치하게 서포터 피스톤 및 스프링 가이더가 결합될 수 있도록 안내하며, 서로 대응하는 안내홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 서포터 피스톤과 스프링 가이더의 중심을 일치시키며 결합하는 것이 용이해진다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 후방 메인 스프링 내에 위치하며, 피스톤 및 서포터 피스톤 중 적어도 어느 하나에 연결되어 냉매를 피스톤 내로 유입하는 흡입 머플러를 더 포함하고, 스프링 가이더는, 흡입 머플러의 외경에 대응하는 홀을 구비하며, 흡입 머플러는 스프링 가이더를 관통하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 고정부재는 후방 메인 스프링의 타단을 지지하는 백 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 백 커버는, 후방 메인 스프링을 고정할 수 있는 절곡부 및 돌출부 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 전방 메인 스프링은, 상하 및 좌우 대칭되는 위치에 쌍을 이루며 구비되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 전방 메인 스프링과 후방 메인 스프링은 피스톤의 공진 운전 주파수와 대략 일치하는 고유 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 아우터 스테이터의 일단을 지지하는 스테이터 커버를 더 포함하고, 전방 메인 스프링의 타단은 스테이터 커버에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 스테이터 커버는, 전방 메인 스프링의 개수 및 위치에 대응하는 스프링 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 단면을 도시한 도면이다. 리니어 압축기(100)는 밀폐 용기인 쉘(110) 내에 냉매를 압축하는 부품들을 구비하며, 쉘(110) 내부는 저압의 냉매가 충진되어 있다. 리니어 압축기(100)는 쉘(110) 내부에 냉매가 압축되는 공간을 제공하는 실린더(200) 및 실린더(200) 내에서 직선 왕복 운동하며 냉매를 압축하는 피스톤(300), 피스톤(300)과 연결된 영구자석(460), 이너스테이터(420) 및 아우터스테이터(440)를 포함하는 리니어 모터(400)를 포함한다. 영구자석(460)이 이너스테이터(420) 및 아우터스테이터(440) 사이에서 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하면, 영구자석(460)과 연결된 피스톤(300)이 영구자석(460)과 함께 직선 왕복 운동하게 된다. 이너스테이터(420)는 실린더(200)의 외주에 고정된다. 또한 아우터스테이터(440)는 프레임(520)과 스테이터 커버(540)에 의해 고정된다. 프레임(520)은 실린더(200)와 일체로 형성될 수도 있으며, 실린더(200)와 별도로 제조되어 실린더(200)와 결합될 수도 있다. 도 3에 도시된 실시예에서는 프레임(520)과 실린더(200)가 일체로 형성된 예가 도시되어 있다. 프레임(520)과 스테이터 커버(540)가 볼트와 같은 체결 부재에 의해 체결되어 서로 결합되어, 프레임(520)과 스테이터 커버(540) 사이에서 아우터스테이터(440)가 고정된다.
피스톤(300)의 후방에는 서포터 피스톤(320)이 연결된다. 전방 메인 스프링(820)은 서포터 피스톤(320)과 스테이터 커버(540)에 의해 양단이 지지된다. 또한 후방 메인 스프링(840)은 서포터 피스톤(320)과 백 커버(560)에 의해 양단이 지지되며, 백 커버(560)는 스테이터 커버(540)의 후방에 결합된다. 이때, 서포터 피 스톤(320)의 마모를 방지하고, 후방 메인 스프링(840)의 지지 강도를 높이기 위해, 서포터 피스톤(320)에는 스프링 가이더(900)가 구비된다. 스프링 가이더(900)는 후방 메인 스프링(840)을 지지하는 역할 외에, 피스톤(300)과 후방 메인 스프링(840)의 중심이 일치되도록 안내하는 역할도 한다. 피스톤(300)의 후방에는 또한 흡입 머플러(700)가 구비되며, 흡입 머플러(700)를 통해 피스톤(300)으로 냉매가 유입되면서, 냉매 흡입시의 소음을 저감한다. 이때 흡입 머플러(700)는 후방 메인 스프링(840)의 내부에 위치한다.
피스톤(300) 내부는 흡입 머플러(700)를 통해 유입된 냉매가 실린더(200)와 피스톤(300) 사이에 형성되는 압축 공간(P)로 유입되어 압축될 수 있도록 중공되어 있다. 피스톤(300)의 선단에는 밸브(310)가 설치되어 있으며, 밸브(310)는 냉매가 피스톤(300)에서 압축 공간(P)으로 유입되도록 개방되며, 압축 공간(P)에서 다시 피스톤(300)으로 유입되지 않도록 피스톤(300)의 선단을 폐쇄한다.
압축 공간(P)에서 피스톤(300)에 의해 냉매가 소정의 압력 이상으로 압축되면, 실린더(200)의 선단에 위치하는 토출 밸브(620)가 개방된다. 토출 밸브(620)는 실린더(200) 일단에 고정된 지지캡(640) 내측에 나선형의 토출 밸브 스프링(630)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다. 압축된 고압의 냉매는 지지캡(640)에 형성된 홀을 통해 토출캡(660) 내로 토출된 뒤, 루프 파이프(L)를 통해 리니어 압축기(100) 외부로 토출되어 냉동 사이클을 순환한다.
상술한 리니어 압축기(100)의 각 부품들은, 조립된 상태에서 전방 지지 스프링(120) 및 후방 지지 스프링(140)에 의해 지지되며, 쉘(110)의 바닥으로부터 이격 되어 있다. 쉘(110)의 바닥에 직접 접촉하고 있지 않으므로, 냉매를 압축하면서 압축기(100)의 각 부품들에서 발생한 진동이 쉘(110)로 직접 전달되지 않는다. 따라서 쉘(100)의 외부로 전달되는 진동 및 쉘(110)의 진동에 의해 발생하는 소음을 저감할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 스테이터 커버를 도시한 도면이다. 스테이터 커버(540)는 대략 원형이며, 피스톤(300: 도 3에 도시), 영구자석(460: 도 3에 도시), 서포터 피스톤(320: 도 3에 도시) 및 머플러(700: 도 3에 도시)가 결합된 어셈블리가 스테이터 커버(540)를 관통하여 직선 왕복 운동할 수 있도록 홀(541)이 형성되어 있다. 또한 스테이터 커버(540)의 외주를 따라 절곡부(542)가 형성되어 있다. 절곡부(542)는 스테이터 커버(540)의 지지강도를 높인다.
스테이터 커버(540)의 중심은, 피스톤의 중심과 일치하며, 이 중심에 대칭되는 위치에 2개의 전방 메인 스프링 지지 돌기(543, 544)가 형성된다. 전방 메인 스프링 지지 돌기(543, 544)는 서포터 피스톤(320: 도 3에 도시)과 함께 전방 메인 스프링의 양단을 지지한다. 전방 메인 스프링 지지 돌기(543, 544)는 전방 메인 스프링의 전단(타단)을, 서포터 피스톤(320: 도 3에 도시)은 전방 메인 스프링의 후단(일단)을 지지한다.
또한 스테이터 커버(540)의 양측에는 백 커버(560: 도 3에 도시)와 볼트 체결하기 위한 볼트 홀(545) 및 프레임(520)과 볼트 체결하기 위한 볼트 홀(546)이 복수 개 형성되어 있다.
도 5는 본 발명의 리니어 압축기가 구비하는 서포터 피스톤의 일 예를 도시한 도면이다. 서포터 피스톤(320)은 피스톤(300: 도 3에 도시)의 후방에 결합되며, 피스톤(300: 도 3에 도시)이 공진 조건에서 직선왕복 운동할 수 있도록 메인 스프링(820, 840)으로부터 힘을 받아 피스톤(300: 도 3에 도시)에 전달한다. 서포터 피스톤(320)에는 피스톤(300: 도 3에 도시)과 결합하기 위한 볼트 홀(323)이 복수 개 구비된다.
서포터 피스톤(320)의 중심은 피스톤(300: 도 3에 도시)의 중심과 일치하게 설치된다. 서포터 피스톤(320)과 피스톤(300: 도 3에 도시)의 중심을 용이하게 맞출 수 있도록, 피스톤(300: 도 3에 도시)의 후단에 단차가 형성되는 것이 바람직하다. 서포터 피스톤(320)은 대략 원형의 몸체(326)에 지지부(327, 328) 및 가이드부(324, 325)가 상, 하 및 좌, 우에 각각 형성된 형태이다. 지지부(327, 328)는 서포터 피스톤(320)의 중심에 대해 대칭되는 위치에 형성된다. 지지부(327, 328)는 몸체(326)의 상, 하에 각각 형성되며, 몸체(326)에서부터 두 번 절곡되어 형성된다. 즉, 몸체(326)에서 후방으로 한 번 절곡된 다음, 후방에서 다시 각각, 상방 또는 하방으로 절곡된다. 서포터 피스톤(320)의 지지부(327, 328)의 전방에 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시)의 후단(일단)이 지지된다.
또한, 서포터 피스톤(320)의 몸체(326)의 좌, 우에는 가이드부(324, 325)가 형성된다. 가이드부(324, 325)에는 스프링 가이더(900: 도 3에 도시)의 중심을 피스톤(300: 도 2에 도시)의 중심과 맞추기 위해 가이드 홀(321) 및 스프링 가이더(900)를 볼트 체결하기 위한 볼트 홀(322)이 형성된다. 또한 서포터 피스톤(320) 의 후방에는 머플러(700: 도 3에 도시)가 고정된다.
전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시)의 개수가 2개로 저감되고, 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 개수가 1개로 저감되어, 전체적으로 공진 시스템의 스프링 강성이 작아진다. 또한, 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시) 및 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 개수이 각각 적어지면, 메인 스프링의 제조 비용을 절감할 수 있다.
이때, 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시) 및 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 강성이 작아지면, 피스톤(300: 도 3에 도시), 서포터 피스톤(320) 및 영구 자석(460: 도 3에 도시)과 같은 구동부의 질량이 줄어들어야 구동부가 공진 조건에서 구동될 수 있다. 따라서, 서포터 피스톤(320)을 철계 금속 대신, 철계 금속보다 밀도가 낮은 비철 금속으로 제작한다. 그 결과, 구동부의 질량을 줄일 수 있어, 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시) 및 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 작아진 강성에 대응되어, 공진 주파수에서 구동될 수 있다. 예를 들어 알루미늄과 같은 비자성체 금속으로 서포터 피스톤(320)을 제작하면, 피스톤(300: 도 3에 도시)이 금속으로 제작되더라도, 서포터 피스톤(320)은 영구 자석(460: 도 3에 도시)의 영향을 받지 않는다. 따라서 피스톤(300: 도 3에 도시)과 서포터 피스톤(320)을 더욱 용이하게 결합할 수 있다.
서포터 피스톤(320)이 비철계의 밀도가 낮은 금속으로 제작되면, 공진 조건을 만족시키고, 피스톤(300: 도 3에 도시)과 결합이 용이하다는 장점이 있다. 그러나 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시)이 접촉하는 부분이 구동 중에 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시)과의 마찰에 의해 마모되기 쉽다. 서포터 피스톤(320)이 마모되면, 마모된 부스러기가 냉매 속에 부유하며 냉동 사이클을 따라 순환하면서, 냉동 사이클 상에 존재하는 부품들을 손상할 수 있다. 따라서, 서포터 피스톤(320)과 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시)이 접촉하는 부분(327s)에 표면처리가 행해진다. NIP 코팅이나 어노다이징(Anodizing) 처리를 하여 서포터 피스톤(320)이 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시)과 접촉하는 부분(327s)의 표면 경도가 적어도 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시)의 경도보다 크게 한다. 이러한 구성을 통해, 전방 메인 스프링(820: 도 3에 도시)에 의해 서포터 피스톤(320)이 마모되어 부스러기가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 리니어 압축기가 구비하는 스프링 가이더의 일 예를 도시한 도면이다. 스프링 가이더(900)는 대략 원형의 몸체(910) 및 몸체의 양측으로 가이드부(920)를 포함한다. 스프링 가이더(900)는 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 전단(일단)을 지지한다. 스프링 가이더(900)의 중앙에는 머플러(700: 도 3에 도시)가 관통하는 홀(930)이 형성되어 있으며, 홀(930)의 외주를 따라 후방으로 돌출된 지지부(940)가 형성되어 있다. 지지부(940)는 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)이 끼워지는 부분이다. 따라서 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)은 스프링 가이더(900)의 몸체(910)에서 홀(930) 주변과 지지부(940)와 맞닿게 된다. 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)이 맞닿는 곳은 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)이 압축과 복원을 반복하면서 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)에 의해 마모될 수 있다. 스프링 가이더(900)의 마모된 부스러기 등이 냉매와 함께 리니어 압축 기(100: 도 3에 도시)를 비롯한 냉동 사이클을 지나며 장치를 손상시킬 수 있다. 따라서 스프링 가이더(900)가 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)과 맞닿는 부분에는 표면처리를 하여 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)에 의해 마모되는 것을 방지한다. 이때, 스프링 가이더(900)의 표면경도가 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 경도보다 큰 것이 바람직하다. 따라서 스프링 가이더(900)도 서포터 피스톤(320: 도 5에 도시)과 마찬가지로, NIP 코팅이나 어노다이징(anodizing)과 같은 표면 처리가 행해진다.
또한 스프링 가이더(900)의 가이드부(920)에는 가이드 홀(921) 및 볼트 홀(922)이 형성된다. 가이드 홀(921)은 서포터 피스톤(320: 도 5에 도시)의 가이드 홀(321)과 대응하는 위치에 형성된다. 서포터 피스톤(320: 도 5에 도시)의 가이드 홀(322: 도 5에 도시)과 스프링 가이더(900)의 가이드 홀(921)을 맞춤으로써, 피스톤(300: 도 3에 도시)과 스프링 가이더(900)에 의해 지지되는 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 중심을 서로 맞출 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 압축기의 서포터 피스톤 및 스프링 가이더를 체결하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다. 서포터 피스톤(320)은 피스톤(300: 도 3에 도시)과 볼트 체결된다. 서포터 피스톤(320)과 피스톤(300)은 체결 시에 서로 중심이 일치하도록 결합된다. 서포터 피스톤(320)의 후방에 머플러(700: 도 3에 도시)의 후방 일부가 결합된 다음, 서포터 피스톤(320)과 스프링 가이더(900)가 결합된다. 스프링 가이더(900)의 결합 시에, 스프링 가이더(900)와 서포터 피스톤(320)의 중심을 맞추어 설치하는 것을 용이하게 하기 위해, 서포터 피스톤(320) 및 스프링 가이더(900)에는 가이드 홀(321: 도 5에 도시, 921: 도 6에 도시) 및 볼트 홀(322: 도 5에 도시, 922: 도 6에 도시)이 각각 형성된다.
도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 피스톤(300: 도 3에 도시)과 결합된 서포터 피스톤(320)의 가이드 홀(321: 도 5에 도시)에 가이드 핀(950)을 삽입한다. 그 다음, 가이드 핀(950)과 스프링 가이더(900)의 가이드 홀(921)을 맞춤으로써, 스프링 가이더(900)가 알맞은 위치로 안내된다. 그 다음 서포터 피스톤(320)과 스프링 가이더(900)의 볼트 홀(327: 도 5에 도시, 922: 도 6에 도시)을 관통하는 볼트를 체결하여, 서포터 피스톤(320)과 스프링 가이더(900)를 결합한다. 가이드 핀(950)에 의해 스프링 가이더(900)의 설치 위치가 안내되므로, 서포터 피스톤(320)과 스프링 가이더(900)의 중심을 좀 더 용이하게 맞출 수 있다. 또한 피스톤(300: 도 3에 도시)과 서포터 피스톤(320)의 중심이 일치하도록 설계되고, 스프링 가이더(900)의 중심과 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 중심이 일치하도록 설계된다. 따라서 서포터 피스톤(320)과 스프링 가이더(900)의 중심을 맞춤으로써, 피스톤(300: 도 3에 도시)과 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 중심을 맞출 수 있다. 피스톤(300: 도 3에 도시)과 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 중심이 일치해야 피스톤(300: 도 3에 도시)이 직선으로만 왕복 운동을 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 리니어 압축기가 구비하는 백 커버의 일 예를 도시한 도면이다. 백 커버(560)는 스테이터 커버(540: 도 3에 도시)의 후방에 볼트 체결된다. 백 커버(560)의 양 측부는 절곡되어 스테이터 커버(540: 도 3에 도시)에 접촉하며, 이 접촉부(561)에 스테이터 커버(540: 도 3에 도시)와의 결합을 위한 볼트 홀(562) 가 형성된다. 또한 백 커버(560)는 스테이터 커버(540: 도 3에 도시)로부터 소정 간격 이격되어 위치하는 후면(563) 및 접촉부(561)와 후면(563)을 연결하는 측면(564)을 구비한다. 후면(563)의 중앙에는 머플러(700: 도 3에 도시)의 일부가 관통하는 홀(565) 및 홀(565)의 외주를 따라 전방으로 절곡되어, 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)이 고정되는 메인 스프링 지지부(566)가 형성된다. 메인 스프링 지지부(566)의 외주에 후방 메인 스프링(840: 도 3에 도시)의 내주가 끼워 맞춰진다. 또한 측면(564)의 하부에는 후방 지지 스프링(140: 도 3에 도시)의 일단을 지지하는 지지 스프링 지지부(567)이 형성된다. 지지 스프링(120, 140: 도 3에 도시)은 리니어 압축기의 냉매 압축 어셈블리가 쉘(110: 도 3에 도시)의 바닥으로부터 이격되어 위치하도록, 쉘(110: 도 3에 도시)과 지지 스프링 지지부(567) 사이에서 냉매 압축 어셈블리를 지지한다. 지지 스프링(120, 140: 도 3에 도시)에 의해 냉매 압축 어셈블리가 쉘(110: 도 3에 도시)의 바닥에 직접 접촉하지 않아, 냉매 압축 어셈블리 가동 시, 쉘(100: 도 3에 도시)에 전달되는 진동에 의한 소음을 저감할 수 있다. 또한 백 커버(560)의 홀(565) 후방에는 머플러(700: 도 3에 도시)의 후방을 막아주며, 동시에 머플러(700: 도 3에 도시)로 냉매가 유입되는 냉매 유입관이 관통하는 관통홀(569)이 형성되는 머플러 커버(569)가 부착된다.
도 9는 본 발명의 리니어 압축기가 구비하는 스테이터 커버, 서포터 피스톤, 스프링 가이더 및 백 커버가 결합된 예를 후방에서 바라본 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 서포터 피스톤(320) 및 스프링 가이더(900)에 형성된 가이드 홀(321, 921) 및 볼트 홀(322, 922)은 각각 서로 일치한다. 또한 스테이터 커 버(540)의 중심, 서포터 피스톤(320)의 몸체(326)의 중심, 스프링 가이더(900)의 몸체(910)의 중심, 백 커버(560)의 홀(565)의 중심 및 백 커버(560)의 메인 스프링 지지부(567)의 중심은 모두 일치한다.
또한 서포터 피스톤(320)의 지지부(327, 328)는 도 5에서와 같이 피스톤(300: 도 3에 도시)에 대해 대칭되는 위치에, 두 개의 전방 메인 스프링(820)을 지지할 수 있도록 형성할 수도 있으나, 도 9에서와 같이 상, 하 대칭되는 위치에 형성되어 네 개의 전방 메인 스프링(820)을 지지하도록 형성될 수도 있다. 이는 공진 운전 조건에 따라 후방 메인 스프링(840)의 강성이 변경될 때, 두 개의 전방 메인 스프링(820)을 이용하는 것과 네 개의 전방 메인 스프링(820)을 이용하는 것 중에서, 전방 메인 스프링(820)의 개수를 유리한 쪽으로 변경할 수 있다.
본 발명이 제공하는 리니어 압축기는 메인 스프링의 개수를 저감할 수 있어, 부품 생산 비용을 절감하고, 부품 설치 공정을 단순화할 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 리니어 압축기는 단일의 후방 메인 스프링을 구비하며, 피스톤의 중심과 후방 메인 스프링의 중심이 일치하도록 안내하는 스프링 가이더를 포함하여, 후방 메인 스프링과 피스톤의 중심을 맞추는 공정을 더욱 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 리니어 압축기는 스프링 가이더가 후방 메인 스프링에 의해 마찰되는 부위에 표면 처리가 이루어져 스프링 가이더가 마모되어 냉매에 부유하는 이물질이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 리니어 압축기는 후방 메인 스프링의 강성을 조절하고 이에 따라 전방 메인 스프링의 강성 또는 개수를 선택하여 리니어 압축기의 운전 조건을 관리할 수 있다.

Claims (14)

  1. 냉매가 압축되는 공간을 제공하는 실린더를 포함하는 고정부재;
    실린더 내부에서 냉매를 압축하는 피스톤 및 피스톤의 중심과 일치하는 중심을 가지며 피스톤에 연결되며 피스톤의 반경방향으로 확장된 지지부를 포함하는 서포터 피스톤을 포함하며 고정부재에 대해 직선왕복운동하는 가동부재;
    서포터 피스톤의 지지부의 전면에 의해 일단이 지지되고, 고정부재에 의해 타단이 지지되며, 피스톤 및 서포터 피스톤의 중심에 대해 대칭되도록 위치하는 복수 개의 전방 메인 스프링; 및
    서포터 피스톤의 배면에 의해 일단이 지지되며, 고정부재에 의해 타단이 지지되며, 피스톤 및 서포터 피스톤의 중심과 일치하는 중심을 가지는 단일의 후방 메인 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    피스톤 및 서포터 피스톤은 서로 접촉하는 부분에 서로 맞물리는 단차를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    서포터 피스톤과 후방 메인 스프링 사이에 위치하는 스프링 가이더;를 더 포함하고, 후방 메인 스프링의 일단은, 스프링 가이더에 의해 지지되는 것을 특징으 로 하는 리니어 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    스프링 가이더는, 피스톤 및 서포터 피스톤의 중심과 일치하는 중심을 가지도록 서포터 피스톤에 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  5. 제3항에 있어서,
    스프링 가이더는, 후방 메인 스프링의 일단이 횡방향으로 움직이는 것을 제한하는 단차부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    적어도 스프링 가이더의 후방 메인 스프링과 접촉하는 부분은 후방 메인 스프링의 경도보다 큰 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  7. 제3항에 있어서,
    서포터 피스톤 및 스프링 가이더는, 피스톤과 후방 메인 스프링의 중심이 일치하게 서포터 피스톤 및 스프링 가이더가 결합될 수 있도록 안내하며, 서로 대응하는 안내홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  8. 제3항에 있어서,
    후방 메인 스프링 내에 위치하며, 피스톤 및 서포터 피스톤 중 적어도 어느 하나에 연결되어 냉매를 피스톤 내로 유입하는 흡입 머플러;를 더 포함하고,
    스프링 가이더는, 흡입 머플러의 외경에 대응하는 홀을 구비하며,
    흡입 머플러는 스프링 가이더를 관통하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  9. 제1항에 있어서,
    고정부재는 후방 메인 스프링의 타단을 지지하는 백 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    백 커버는, 후방 메인 스프링을 고정할 수 있는 절곡부 및 돌출부 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  11. 제1항에 있어서,
    전방 메인 스프링은, 상하 및 좌우 대칭되는 위치에 쌍을 이루며 구비되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  12. 제1항에 있어서,
    전방 메인 스프링과 후방 메인 스프링은 피스톤의 공진 운전 주파수와 대략 일치하는 고유 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  13. 제1항에 있어서,
    고정부재는 아우터 스테이터의 일단을 지지하는 스테이터 커버를 더 포함하고,
    전방 메인 스프링의 타단은 스테이터 커버에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    스테이터 커버는, 전방 메인 스프링의 개수 및 위치에 대응하는 스프링 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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