KR20090041720A - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장착홀이 구비된 프레임; 프레임의 장착홀에 일단이 고정되고, 냉매가 압축되는 압축 공간이 내부에 구비된 실린더; 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 피스톤; 프레임의 하부 내측에 구비되고, 실린더와 피스톤 사이의 공간으로 오일을 공급하는 오일 공급 유로; 프레임의 상부 내측에 구비되고, 실린더와 피스톤 사이의 공간에서 오일을 회수하는 오일 회수 유로; 프레임의 일면에 구비되고, 오일 회수 유로를 통하여 프레임의 상부 일면에서 토출된 오일을 프레임 하부로 안내하는 오일 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공하기 때문에 프레임의 일면을 따라 오일이 흘러내리도록 하여 오일 낙하음을 방지할 수 있으므로, 소음 저감 효과를 높일 수 있다.
리니어 압축기, 프레임, 오일 가이드부, 오일 공급 유로, 오일 회수 유로, 급유 어셈블리

Description

리니어 압축기 {LINEAR COMPRESSOR}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 프레임의 일면에서 토출되는 오일을 안내하여 오일 낙하음을 방지할 수 있는 리니어 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 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 기술에 따른 리니어 압축기의 일예가 도시된 도면이다. 종래의 리니어 압축기는 쉘(미도시) 내측에 프레임(1), 실린더(2), 피스톤(3), 흡입밸브(4), 토출밸브 어셈블리(5), 모터 커버(6), 서포터(7), 본체 커버(8), 메인 스프링들(S1,S2), 머플러 어셈블리(9), 리니어 모터(10), 급유 장치(20)로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치된다.
실린더(2)가 프레임(1)에 끼움 고정되고, 토출밸브(5a), 토출캡(5b), 토출밸브 스프링(5c), 토출 커버(5d)로 이루어진 토출밸브 어셈블리(5)가 실린더(2)의 일단을 막아주도록 설치되는 반면, 피스톤(3)이 실린더(2) 내측에 삽입되고, 박형의 흡입밸브(4)가 피스톤(2)의 흡입구(3a)를 개폐시키도록 설치된다.
리니어 모터(10)는 이너스테이터(11)와 아우터스테이터(12) 사이에 간극을 유지하면서 영구자석(13)이 왕복 직선 운동 가능하도록 설치되되, 영구자석(13)이 연결부재(14)에 의해 피스톤(3)과 연결되도록 설치되고, 이너스테이터(11)와 아우터스테이터(12) 및 영구자석(13) 사이에 상호 전자기력에 의해 영구자석(13)이 왕복 직선 운동하면서 피스톤(3)을 작동시킨다.
모터 커버(6)는 아우터스테이터(12)를 고정시키기 위하여 아우터스테이터(12)를 축방향으로 지지하는 동시에 프레임(1)에 볼트 고정되고, 본체 커버(8)는 모터 커버(6)에 결합되되, 모터 커버(6)와 본체 커버(8) 사이에는 피스톤(3)의 다른 일단과 연결된 서포터(7)가 메인 스프링들(S1,S2)에 의해 축방향으로 탄성 지지되도록 설치되고, 냉매를 흡입시키는 머플러 어셈블리(9) 역시 서포터(7)와 같이 체결된다.
이때, 메인 스프링들(S1,S2)은 서포터(7)를 기준으로 상하 및 좌우 대칭되는 위치에 4개의 전방 스프링(S1) 및 4개의 후방 스프링(S2)을 포함하되, 리니어 모터(10)가 작동됨에 따라 전방 스프링들(S1)과 후방 스프링들(S2)이 반대로 거동하면서 피스톤(3) 및 서포터(7)를 완충시킨다. 그 외에도 압축공간(P) 측의 냉매가 일종의 가스 스프링으로 작용하여 피스톤(3) 및 서포터(7)를 완충시킨다.
급유 장치(20)는 급유관, 오일 펌핑부, 오일 밸브 어셈블리 등으로 이루어지되, 프레임(1)의 하부 내측에 구비된 오일 공급 유로(1in)를 통하여 오일을 실린더(2)와 피스톤(3) 사이의 간극으로 공급하여 윤활/냉각시킨 다음, 프레임(1)의 상부 내측에 구비된 오일 회수 유로(1out)를 통하여 실린더(2)와 피스톤(3) 사이의 간극으로 공급된 오일을 회수하여 토출시킨다.
따라서, 리니어 모터(10)가 작동되면, 피스톤(3) 및 이와 연결된 머플러 어셈블리(9)가 왕복 직선 운동하게 되고, 압축공간(P)의 압력이 가변됨에 따라 흡입밸브(4) 및 토출밸브 어셈블리(5)의 작동이 자동적으로 조절되며, 이와 같은 작동에 의해 냉매가 쉘 측의 흡입관, 본체 커버(8)의 개구부, 머플러 어셈블리(9), 피스톤(3)의 흡입구들(3a)을 지나 압축공간(P)으로 흡입되어 압축된 다음, 토출캡(5b), 루프 파이프 및 쉘 측의 유출관을 통하여 외부로 빠져나간다.
이때, 피스톤(3)이 왕복 직선 운동함에 따라 진동이 발생되고, 진동에 의해 급유 장치(20)가 쉘 바닥면의 오일을 펌핑하면, 오일은 오일 공급 유로(1in) 및 오일 회수 유로(1out)를 통하여 펌펑/순환되면서 실린더(2)와 피스톤(3) 등과 같은 부품을 윤활/냉각시키는 작용을 한 다음, 다시 프레임(1)의 일면을 따라 흘러내려 쉘의 바닥면으로 모아지는 과정을 반복한다.
그러나, 종래 기술에 따른 리니어 압축기는 프레임의 일면에 토출밸브 어셈블리가 장착되기 때문에 프레임의 일면에서 토출된 오일의 일부는 토출밸브 어셈블리를 따라 흘러내려 고였다가 떨어지기도 하되, 오일이 프레임의 하단까지 흘러내려서 쉘 바닥면에 떨어지는 것보다 오일이 토출밸브 어셈블리의 하단까지 흘러내려 고였다가 쉘 바닥면에 떨어지는 것이 오일의 낙차가 더 크게 발생됨에 따라 오일의 낙차음이 크게 발생되어 소음을 증대시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프레임의 일면에서 토출되는 오일을 쉘에 저장된 오일의 유면과 근접한 지점까지 흘러내리도록 안내하여 오일의 낙차음을 저감시킬 수 있는 리니어 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 장착홀이 구비된 프레임; 프레임의 장착홀에 일단이 고정되고, 냉매가 압축되는 압축 공간이 내부에 구비된 실린더; 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 피스톤; 프레임의 하부 내측에 구비되고, 실린더와 피스톤 사이의 공간으로 오일을 공급하는 오일 공급 유로; 프레임의 상부 내측에 구비되고, 실린더와 피스톤 사이의 공간에서 오일을 회 수하는 오일 회수 유로; 프레임의 일면에 구비되고, 오일 회수 유로를 통하여 프레임의 상부 일면에서 토출된 오일을 프레임 하부로 안내하는 오일 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기를 제공한다.
또한, 본 발명의 리니어 압축기에서, 프레임의 장착홀 주변에 돌출된 장착용 돌기에 설치되고, 압축 공간에서 압축된 냉매의 토출을 조절하는 토출밸브 어셈블리; 그리고, 프레임의 하단 일면에 돌출된 장착홈에 설치되고, 오일 공급 유로를 통하여 오일을 펌핑하는 급유 어셈블리;를 더 포함하고, 오일 가이드부는 장착용 돌기와 장착홈 사이를 완만하게 연결하도록 돌출된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 리니어 압축기에서, 오일 가이드부는 프레임의 일면에서 볼 때, 장착용 돌기와 연결되는 부분으로부터 장착홈과 연결되는 부분으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 리니어 압축기에서, 오일 가이드부는 장착홈의 하단까지 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 리니어 압축기에서, 오일 가이드부는 프레임에 다이 캐스팅(Die-casting)되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 리니어 압축기는 프레임의 일면에서 오일이 토출되더라도 프레임의 하단까지 안내하는 오일 가이드부가 구비되기 때문에 오일이 프레임의 하단까지 흘러내린 다음, 쉘 바닥면의 오일 유면에 근접한 지점에서 떨어지도록 하여 오일의 낙차 및 낙차음을 줄일 수 있어 소음을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일예가 도시된 도면이다.
본 발명에 따른 리니어 압축기(100)의 일예는 밀폐 용기인 쉘(110) 내에 실린더(200), 피스톤(300), 이너스테이터(420)와 아우터스테이터(440) 및 영구자석(460)을 포함하는 리니어 모터(400), 급유 어셈블리(900)를 포함하되, 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 되고, 피스톤(300)의 진동에 의해 급유 어셈블리(900)를 통하여 쉘(110) 바닥면에 저장된 오일이 펌핑/공급되면서 실린더(200)와 피스톤(300)을 윤활시키게 된다.
이너스테이터(420)는 실린더(200)의 외주에 고정되고, 아우터스테이터(440)는 축방향으로 프레임(520)과 모터 커버(540)에 의해 고정되되, 프레임(520)과 모터 커버(540)가 볼트와 같은 체결 부재에 의해 체결되어 서로 결합되어, 프레임(520)과 모터 커버(540) 사이에서 아우터스테이터(440)가 고정된다. 프레임(520)은 실린더(200)와 일체로 형성될 수도 있으며, 실린더(200)와 별도로 제조되어 실린더(200)와 결합될 수도 있다. 도 2에 도시된 실시예에서는 프레임(520)과 실린더(200)가 일체로 형성된 예가 도시되어 있다.
피스톤(300)의 후방에는 서포터(320)가 연결된다. 네 개의 전방 메인 스프 링(820)은 서포터(320)와 모터 커버(540)에 의해 양단이 지지된다. 또한, 네 개의 후방 메인 스프링(840)은 서포터(320)와 백 커버(560)에 의해 양단이 지지되며, 백 커버(560)는 모터 커버(540)의 후방에 결합된다. 피스톤(300)의 후방에는 또한 흡입 머플러(700)가 구비되며, 흡입 머플러(700)를 통해 피스톤(300)으로 냉매가 유입되면서, 냉매 흡입시의 소음을 저감한다.
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 흡입밸브(610)가 설치되어 있으며, 흡입밸브(610)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.
급유 어셈블리(900)는 키트(Kit) 형태로 제작되며, 프레임(520)과 모터 커버(540) 사이에서 축방향으로 지지되도록 설치된다. 물론, 급유 어셈블리(900)의 장착 시 체결력을 높이기 위하여 판 스프링과 같은 소정의 탄성 부재(미도시)가 삽입될 수도 있다. 또한, 급유 어셈블리(900)가 장착되면, 실린더(200)와 피스 톤(300) 사이로 오일을 공급해줄 수 있도록 프레임(520) 내부에 구비된 오일 공급 유로(520in) 및 오일 회수 유로(520out)와 연통되도록 설치된다. 이때, 오일 공급 유로(520in)는 프레임(520)의 하부 내측에 구비되는 반면, 오일 회수 유로(520out)는 프레임(520)의 상부 내측에 구비된다. 따라서, 피스톤(300)이 왕복 직선 운동하면서 진동이 발생되면, 급유 어셈블리(900)에 전달된 진동에 의해 급유 어셈블리(900)가 작동되면서 쉘(110) 바닥면에 저장된 오일을 오일 공급 유로(520in) 및 오일 회수 유로(520out)를 통하여 펌핑/순환시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일 가이드부 일예가 도시된 도면이다. 본 발명의 주요부인 프레임(520)의 일예를 살펴보면, 프레임(520)은 원판 형상으로 장착홀(521), 오일 토출홀(522), 장착 돌기부(523), 장착홈(524), 오일 가이드부(525)가 구비된다.
보다 상세하게, 프레임(520)의 장착홀(521)은 실린더(200)가 장착될 수 있도록 프레임(520)의 중심에 구비되되, 상기한 바와 같이 실린더(200)와 프레임(520)은 다이 캐스팅(Die-casting)되어 일체로 제작된다. 프레임(520)의 오일 토출홀(522)은 오일 회수 유로(520out : 도 2에 도시)의 끝단과 연통되도록 장착홀(521) 상측에 구비되고, 오일을 프레임(520)의 일면 상부로 토출시키도록 하되, 최근 압축기 용량이 커짐에 따라 압축 공간(P : 도 2에 도시), 토출밸브(620 : 도 2에 도시)를 비롯하여 오일 토출홀(522) 역시 커지는 추세이다. 프레임(520)의 장착 돌기부(523)는 토출캡(660 : 도 2에 도시)이 볼트 체결될 수 있도록 네 개의 볼트홈(523a)이 구비될 수 있도록 장착홀(521) 주변에 프레임(520)의 일면으로부터 돌출되도록 형성되며, 오일의 토출을 원활하게 하기 위하여 오일 토출홀(522)이 형성된 상측 일부분에만 생략되도록 구성된다. 프레임(520)의 장착홈(524)은 급유 어셈블리(900 : 도 2에 도시)가 끼움될 수 있도록 프레임(520)의 최하단에 구비되며, 프레임(520)의 일면으로부터 돌출되는 동시에 프레임(520)의 하단으로부터 돌출되도록 형성된다.
특히, 프레임(520)의 오일 가이드부(525)는 장착 돌기부(523) 및 장착홈(524) 사이에 오일을 안내하도록 구비되되, 장착 돌기부(523)와 연결된 부분으로부터 장착홈(524)과 연결된 부분으로 갈수록 곡선 형상으로 완만하게 그 폭이 좁아지도록 형성되고, 프레임(520)의 일면으로부터 장착 돌기부(523) 및 장착홈(524)과 동일한 높이로 돌출되도록 형성된다. 나아가, 프레임(520)의 오일 가이드부(525)는 상기와 같은 곡선 형상으로 형성하여 오일의 유로를 길게 구성할 뿐 아니라 장착홈(524)의 측면 및 하단까지 연장되도록 형성하어 쉘(110 : 도 2에 도시) 바닥면에 모아진 오일의 유면과 보다 근접한 지점까지 오일을 안내할 수 있도록 구성할 수도 있다. 이때, 프레임(520)과 오일 가이드부(525)는 다이 캐스팅되어 일체로 제작되는 것이 바람직하다.
그 외에도, 프레임(520)에는 완충 스프링(120 : 도 2에 도시)을 지지하는 한 쌍의 스프링 지지부(526)를 비롯하여 각종 전선을 인출하는 홀, 각종 부품이 설치되는 홈 등이 구비된다.
따라서, 상기와 같이 구성된 프레임(520)의 일면을 따라 오일이 토출되는 과정을 살펴보면, 프레임(520)의 상측에 구비된 오일 토출홀(522)을 통하여 토출된 오일은 장착 돌기부(523)의 측면 및 오일 가이드부(525)에 의해 안내되면서 흘러내린 다음, 프레임(520)의 하측에 구비된 장착홈(524)까지 흘러내린다. 이때, 오일이 소정량 이상 장착홈(524)의 하단에 맺히면, 쉘(110 : 도 2에 도시) 바닥면으로 떨어져 모아지게 되는데, 프레임(520)의 하단과 쉘(110 : 도 2에 도시) 바닥면 측의 오일 유면과 낙차가 크지 않아 오일의 낙차음이 크게 발생되지 않으며, 그 결과 소음을 저감시킬 수 있다.
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.
도 1은 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 일예가 도시된 도면.
도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 일예가 도시된 도면.
도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일 가이드부 일예가 도시된 도면.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
200 : 실린더 300 : 피스톤
520 : 프레임 521 : 장착홀
522 : 오일 토출홀 523 : 장착 돌기부
524 : 장착홈 525 : 오일 가이드부

Claims (5)

  1. 장착홀이 구비된 프레임;
    프레임의 장착홀에 일단이 고정되고, 냉매가 압축되는 압축 공간이 내부에 구비된 실린더;
    실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 피스톤;
    프레임의 하부 내측에 구비되고, 실린더와 피스톤 사이의 공간으로 오일을 공급하는 오일 공급 유로;
    프레임의 상부 내측에 구비되고, 실린더와 피스톤 사이의 공간에서 오일을 회수하는 오일 회수 유로;
    프레임의 일면에 구비되고, 오일 회수 유로를 통하여 프레임의 상부 일면에서 토출된 오일을 프레임 하부로 안내하는 오일 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임의 장착홀 주변에 돌출된 장착용 돌기에 설치되고, 압축 공간에서 압축된 냉매의 토출을 조절하는 토출밸브 어셈블리; 그리고,
    프레임의 하단 일면에 돌출된 장착홈에 설치되고, 오일 공급 유로를 통하여 오일을 펌핑하는 급유 어셈블리;를 더 포함하고,
    오일 가이드부는 장착용 돌기와 장착홈 사이를 완만하게 연결하도록 돌출된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    오일 가이드부는 프레임의 일면에서 볼 때, 장착용 돌기와 연결되는 부분으로부터 장착홈과 연결되는 부분으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    오일 가이드부는 장착홈의 하단까지 연장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    오일 가이드부는 프레임에 다이 캐스팅(Die-casting)되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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