KR20130092036A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 의하면, 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 압축공간 내에서 왕복운동 하도록 삽입되는 피스톤; 및 상기 피스톤과 결합되며, 외주면에 상기 실린더와의 베어링면이 형성되는 라이너;를 포함하고, 상기 라이너는 상기 실린더와 동일 재질로 이루어지고, 상기 피스톤은 상기 라이너보다 낮은 밀도를 갖는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기가 제공된다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 특히 고속 운전이 가능한 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매를 흡입 압축하여 토출하는 방식이다. 왕복동식 압축기는 피스톤의 구동방식에 따라 연결형과 진동형으로 구분할 수 있다.

연결형 왕복동식 압축기는 피스톤이 회전모터의 회전축에 커넥팅 로드로 연결되어 실린더에서 왕복운동을 하면서 냉매를 압축하는 방식이다. 반면, 진동형 왕복동식 압축기는 피스톤이 왕복동 모터의 무버(mover)에 연결되어 진동하면서 실린더에서 왕복운동을 하여 냉매를 압축하는 방식이다. 본 발명은 진동형 왕복동식 압축기에 관한 것으로 이하에서는 진동형 왕복동식 압축기를 왕복동식 압축기라고 약칭한다.

상기와 같은 왕복동식 압축기는 구동부의 일부를 이루는 고정자와 압축부의 일부를 이루는 실린더가 일체로 조립되어 있고, 상기 구동부의 또 다른 일부인 마그넷 프레임과 상기 압축부의 또 다른 일부인 피스톤이 일체로 조립되어 있다. 상기 고정자에 권취되어 있는 코일에 전력이 인가되면 상기 마그넷 프레임에 전자기력이 가해지고, 이로 인해서 상기 피스톤이 상기 실린더의 내부에서 왕복 이동하면서 냉매를 흡입하고 흡입된 냉매를 압축하여 토출시키게 된다.

구체적으로, 상기 왕복동식 압축기의 내부에는 작동과정에서 상기 피스톤의 공진운동을 유도하는 공진스프링이 구비되는데, 상기 모터와 상기 공진 스프링에 의해 야기되는 공진운동을 통해서 상기 피스톤이 왕복이동하면서 작동된다. 통상적으로, 상기와 같은 왕복동식 압축기는 50Hz 또는 60Hz의 속도로 운전되어 왔다.

다만, 최근에는 압축기의 용량을 확대하면서도 전체 크기를 축소하기 위한 방편의 하나로서 압축기의 운전속도를 향상시키고자 하는 시도가 있어왔다. 왕복동식 압축기의 운전특성상, 운전속도를 2배로 늘리기 위해서는 상기 공진스프링의 스프링 상수를 4배로 늘리거나, 피스톤 및 마그넷 프레임을 포함하는 이동부의 질량이 1/4로 감소되어야 한다.

그러나, 스프링 상수를 증가시키게 되면, 운전시에 더 큰 반력이 가해지게 되고 이로 인해서 신뢰성이 저하되고 효율이 저하될 우려가 있다. 따라서, 운전속도를 높이기 위해서는 상기 이동부의 질량을 줄여야 하지만, 이동부, 특히 피스톤의 질량을 감소시키면 피스톤의 강도가 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 종래에 비해 작은 질량을 가지면서도 충분한 정도의 강성 및 신뢰성을 갖는 왕복동식 압축기를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 압축공간을 형성하는 실린더; 상기 실린더의 압축공간 내에서 왕복운동 하도록 삽입되는 피스톤; 및 상기 피스톤과 결합되며, 외주면에 상기 실린더와의 베어링면이 형성되는 라이너;를 포함하고, 상기 라이너는 상기 실린더와 동일 재질로 이루어지고, 상기 피스톤은 상기 라이너보다 낮은 밀도를 갖는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기가 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서는 피스톤을 실린더보다 낮은 밀도를 갖는 재질로 형성하는 것을 통해서 피스톤의 질량을 감소시키면서도, 피스톤과 실린더가 서로 다른 재질로 이루어짐에 따라서 열팽창률의 차이로 인한 가스 누설 또는 마찰 증가와 같은 문제를 해소하기 위해서 상기 실린더와 동일 재질로 이루어지는 라이너를 추가적으로 포함하여, 충분한 신뢰성을 가지면서도 피스톤의 질량을 감소시켜 고속 운전이 가능하도록 하고 있다.

여기서, 상기 라이너는 상기 피스톤의 외주면에 끼워지는 슬리브 형태를 가질 수 있다.

그리고, 상기 피스톤은 임의의 재질로 이루어질 수 있는데, 일 예로서 엔지니어링 플라스틱, 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 라이너는 다공성 부재로 이루어지고, 상기 실린더에는 토출된 냉매를 상기 실린더의 내주면으로 안내하는 가스유로가 형성될 수 있다. 즉, 상기 실린더와 피스톤 사이의 윤활이 별도의 오일이 아닌 압축 냉매를 이용하여 이루어지도록 하면, 오일을 공급하기 위한 각종 구성요소를 생략할 수 있어 압축기의 크기를 줄이고 성능을 향상시킬 수 있는데, 이 경우 오일로 인한 냉각 효과는 상대적으로 낮아지지만 라이너와 실린더를 동일재질로 형성함으로써 라이너와 실린더가 가열되더라도 의도한 수준의 간극을 유지할 수 있게 된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 압축공간을 형성하는 실린더; 및 상기 실린더의 압축공간 내에서 왕복운동 하도록 삽입되는 피스톤;을 포함하고, 상기 피스톤은 상기 실린더 낮은 밀도를 갖는 재질로 이루어지되, 상기 실린더를 이루는 재질의 열팽창계수의 90 ~ 110% 범위의 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기가 제공된다.

본 발명의 상기 측면에서는 피스톤을 동일 재질로 형성하되 낮은 밀도를 갖도록 하여 질량을 줄이고, 열팽창계수를 90 ~ 110% 수준으로 설정하여 열팽창율의 차이로 인한 문제를 최소화하도록 하고 있다.

여기서, 상기 피스톤은 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 피스톤은 엔지니어링 플라스틱에 무기 첨가제(inorgarnic filler)를 포함한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 무기 첨가제는 엔지니어링 플라스틱의 특성을 향상시키고, 열팽창율을 의도한 수준으로 설정하는데 도움을 준다. 상기 무기 첨가제로는 탄소 섬유, 유리 섬유, 테플론 또는 미네랄 첨가제(mineral filler material) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 측면에서도 압축 냉매를 이용한 윤활이 이루어지도록 할 수 있는데, 이를 위해서, 상기 실린더와 상기 피스톤 사이로 압축 냉매의 일부를 안내하여 윤활이 이루어지도록 하는 가스 유입수단을 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 측면에 의하면, 보다 낮은 밀도를 갖는 재질로 피스톤을 형성함으로써 피스톤의 질량을 줄일 수 있으면서도 실린더와 동일 재질로 이루어지는 라이너를 포함하거나, 실린더의 열팽창계수와 유사한 열팽창계수를 갖도록 하여 열팽창율의 차이로 인한 누설 또는 마찰력 증가와 같은 문제를 해소할 수 있게 된다. 이를 통해서, 왕복동식 압축기의 운전속도를 용이하게 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 일 실시예를 도시한 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 왕복동식 압축기에서 왕복동 모터를 분해하여 도시한 사시도,
도 3은 도 1에 따른 왕복동 모터에서 스테이터의 일례를 도시한 반단면도,
도 4은 도 1에 따른 왕복동 모터에서 스테이터의 다른 실시예를 도시한 반단면도,
도 5는 도 1에 따른 왕복동식 압축기에서 가스베어링의 일실시예를 도시한 단면도,
도 6은 도 5에 따른 피스톤에서 라이너를 분해하여 도시한 사시도,
도 7는 도 5의 "I-I"선단면도,
도 8은 도 5의 "II-II"선단면도,
도 9는 도 5에서 "A"부를 확대하여 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 제1 실시예는 소위 가스 베어링을 활용하는 형태에 관한 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 밀폐된 케이싱(10)의 내부에 프레임(20)이 설치되고, 상기 프레임(20)에는 왕복동 모터(30)와 실린더(41)가 고정되며, 상기 실린더(41)에는 왕복동 모터(30)의 무버(32)에 결합된 피스톤(42)이 삽입되어 왕복운동을 하도록 결합되고, 상기 피스톤(42)의 운동방향 양측에는 그 피스톤(42)의 공진운동을 유도하는 공진스프링(51)(52)이 각각 설치된다.

그리고 상기 실린더(41)에는 압축공간(S1)이 형성되고, 상기 피스톤(42)에는 흡입유로(F)가 형성되며, 상기 흡입유로(F)의 끝단에는 그 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)가 설치되고, 상기 실린더(41)의 선단면에는 그 실린더(41)의 압축공간(S1)을 개폐하는 토출밸브(44)가 설치된다.

상기 제1 실시예에서는 상기 왕복동 모터(30)의 코일(35)에 전원이 인가되면 그 왕복동 모터(30)의 무버(32)가 왕복 운동을 하게 된다. 그러면 상기 무버(32)에 결합된 피스톤(42)이 상기 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복 운동을 하면서 냉매를 흡입하여 압축한 후 토출하게 된다.

이를 상세히 살펴보면, 상기 피스톤(42)이 후퇴하면 밀폐용기(10)의 냉매가 상기 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 통해 압축공간(S1)으로 흡입되고, 상기 피스톤(42)이 전진하면 상기 흡입유로(F)가 폐쇄되면서 압축공간(S1)의 냉매가 압축된다. 그리고 상기 피스톤(42)이 더 전진을 하게 되면, 상기 압축공간(S1)에서 압축되는 냉매가 토출밸브(44)를 열면서 토출되어 외부의 냉동사이클로 이동하게 된다.

여기서, 상기 왕복동 모터(30)는 도 2 및 도 3에서와 같이, 코일(35)을 가지며 그 코일(35)을 중심으로 한 쪽에만 공극을 가지는 스테이터(31)와, 상기 스테이터(31)의 공극에 삽입되고 마그네트(325)가 구비되어 운동방향으로 직선 운동을 하는 무버(32)로 이루어진다.

상기 스테이터(31)는 복수 개의 스테이터 블록(311)과, 상기 스테이터 블록(311)의 일측에 각각 결합되어 각각의 스테이터 블록(311)과 함께 공극부(31a)를 형성하는 복수 개의 폴 블록(315)으로 이루어진다.

상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315)은 다수 장의 얇은 스테이터 코어를 겹겹이 적층하여 축방향 투영시 원호 형상으로 형성된다.

상기 스테이터 블록(311)은 축방향 투영시 요홈(ㄷ) 모양으로 형성되고, 상기 폴 블록(315)은 축방향 투영시 장방형(ㅣ)으로 형성된다.

여기서, 상기 스테이터 블록(또는, 스테이터 블록을 이루는 낱장의 스테이터 코어)(311)는 상기 무버(32)를 기준으로 그 무버(32)의 내측에 위치하여 이너 스테이터를 이루는 제1 자로부(312)와, 상기 제1 자로부(312)의 축방향 일측, 즉 공극부(31a)의 반대쪽 끝단에서 일체로 연장되고 상기 무버(32)를 기준으로 외측에 위치하여 아우터 스테이터를 이루는 제2 자로부(313)로 이루어진다.

상기 제1 자로부(312)는 계단(ㄱ) 모양으로 단차지게 형성되는 반면 상기 제2 자로부(313)는 장방형(ㅡ)으로 형성되어 상기 제1 자로부(312)의 내주측 측면에서 축방향으로 연장되어 요홈 모양으로 형성된다.

상기 제1 자로부(312)와 제2 자로부(313)의 내벽면에 형성되는 요홈은 축방향 일측, 즉 공극부 방향으로 개구된 코일수용홈(31b)이 형성되고, 상기 코일수용홈(31b)을 이루는 제1 자로부(312)의 축방향 단면에 상기 폴 블록(315)이 결합되어 상기 코일수용홈(31b)의 축방향 개구면을 복개하게 된다.

또, 상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315)을 연결하여 자로연결부(미부호)를 형성하는 상기 스테이터 블록(311)의 결합면(311a)과 폴 블록(315)의 결합면(315a)에는 상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315)이 견고하게 결합되는 동시에 일정한 곡률을 유지할 수 있도록 결합홈(311b)과 결합돌기(315b)가 각각 형성될 수 있다. 도면으로 도시하지는 않았으나 단차 결합될 수도 있다.

여기서, 상기 스테이터 블록(311)의 결합면(311a)과 폴 블록(315)의 결합면(315a)은 결합홈(311a)과 결합돌기(315a)를 제외하고는 평면지게 형성됨에 따라 상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315) 사이에서 틈새가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 상기 스테이터 블록(311)과 폴 블록(315) 사이에서의 자속누설을 방지하여 모터 성능을 높일 수 있다.

상기 스테이터 블록(311)의 제2 자로부(313) 끝단, 즉 공극부(31a)를 이루는 끝단에는 단면적이 넓어지는 제1 폴부(311c)가 형성되고, 상기 스테이터 블록(311)의 제1 폴부(311c)에 대응하는 폴 블록(315)의 끝단에도 단면적이 넓어지는 제2 폴부(315c)가 형성된다.

상기 무버(32)는 원통모양으로 형성되는 마그네트 홀더(321)와, 그 마그네트 홀더(321)의 외주면에 원주방향을 따라 결합되어 상기 코일(35)과 함께 자속을 형성하는 복수 개의 마그네트(325)로 이루어진다.

상기 마그네트 홀더(321)는 비자성체로 형성되는 것이 자속누설을 방지하는데 바람직하나, 굳이 비자성체로 한정할 필요는 없다. 그리고 상기 마그네트 홀더(321)의 외주면은 상기 마그네트(325)가 선접촉되어 부착될 수 있도록 원형으로 형성된다. 그리고 상기 마그네트 홀더(321)의 외주면에는 상기 마그네트(325)가 삽입되어 운동방향으로 지지될 수 있도록 띠 모양으로 마그네트 장착홈(미도시)이 형성될 수 있다.

상기 마그네트(325)는 육면체 모양으로 형성되어 상기 마그네트 홀더(321)의 외주면에 낱개씩 부착될 수도 있다. 그리고 상기 마그네트(325)가 낱개씩 부착될 경우 그 마그네트(325)의 외주면에는 별도의 고정링이나 복합재료로 된 테이프 등과 같은 지지부재(미도시)로 감싸 고정시킬 수 있다.

그리고 상기 마그네트(325)는 마그네트 홀더(321)의 외주면에 원주방향을 따라 연이어 부착될 수도 있지만, 상기 스테이터(31)가 복수 개의 스테이터 블록(311)으로 이루어지고 그 복수 개의 스테이터 블록(311)이 원주방향을 따라 소정의 간격을 가지도록 배열됨에 따라 마그네트(325) 역시 마그네트 홀더(321)의 외주면에서 원주방향을 따라 소정의 간격, 즉 스테이터 블록간 간격을 가지도록 부착되도록 하면 마그네트의 사용량을 최소화할 수 있다. 이 경우, 상기 마그네트(325)는 각 스테이터 홀더(321)의 공극길이, 즉 공극의 원주방향 길이와 대응되는 길이를 가지도록 형성될 수 있다.

그리고 상기 마그네트(325)는 그 운동방향 길이가 공극부(31a)의 운동방향 길이보다는 작지 않게, 정확하게는 상기 공극부(31a)의 운동방향 길이보다는 크게 형성되고, 초기위치 또는 운전시 적어도 운동방향의 한 쪽 끝단이 상기 공극부(31a)의 내부에 위치하도록 배치되는 것이 안정적인 왕복운동을 위해 바람직할 수 있다.

그리고 상기 마그네트(325)는 운동방향으로 한 개씩만 배치될 수도 있으나, 경우에 따라서는 운동방향을 따라 복수 개씩 배치될 수도 있다. 그리고 상기 마그네트는 운동방향을 따라 N극과 S극이 대응되도록 배치될 수 있다.

상기와 같은 왕복동 모터는 도 3에서와 같이 스테이터가 한 개의 공극부(314)을 가지도록 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 도 4에서와 같이 코일을 중심으로 왕복방향 양측에 각각 공극부(31a)(31c)를 가지도록 형성될 수도 있다. 이 경우에도 상기 무버(32)는 전술한 실시예와 동일하게 형성될 수 있다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 피스톤몸체(421)의 외주면에는 라이너(422)가 결합된다. 여기서, 상기 실린더(41)는 탄소강을 소재로 하여 제조되며, 상기 피스톤몸체(421)는 상기 실린더(41)보다 낮은 밀도를 갖는 엔지니어링 플라스틱 재질로 이루어져 있다. 상기 피스톤몸체(421)는 이외에도 상기 실린더의 소재보다 낮은 밀도를 갖는 임의의 재질, 예를 들어 알루미늄 합금이나 마그네슘 합금을 이용하여 제조될 수 있다.

그리고, 상기 라이너(422)에는 복수 개의 미세통공(422a)이 형성된다. 상기 미세통공(422a)은 가스유로(401)를 통해 안내되는 압축가스가 그 미세통공(422a)을 통해 실린더(41)와 피스톤(42) 사이로 고르게 공급되어 마찰력을 감소시키도록 한다.

상기 가스유로(401)는 실린더(41)에 형성되는 실린더측 가스유로(402)와, 상기 실리더측 가스유로(402)에 연통되어 상기 피스톤(42)에 형성되는 피스톤측 가스유로(403)로 이루어질 수 있다.

상기 실린더측 가스유로(402)는 실린더(41)의 토출측 선단면에서 피스톤(42)의 왕복방향으로 형성되는 적어도 한 개 이상의 가스유입구멍(411c)과, 상기 실린더(41)의 내주면에 형성되어 상기 가스유입구멍(411c)이 측벽면에 연통되는 가스포켓(411d)으로 이루어진다. 상기 가스포켓(411d)의 단면적은 상기 가스유입구멍(411c)의 단면적보다 훨씬 크게 형성된다.

그리고 상기 피스톤측 가스유로(403)는 상기 라이너(422)의 중앙부위에 형성되어 상기 실린더(41)의 가스포켓(411d)과 연통되는 가스연통구멍(422b)과, 상기 피스톤몸체(421)의 외주면에 형성되어 상기 가스연통구멍(422b)과 연통되는 가스안내홈(421a)으로 이루어진다. 상기 가스안내홈(421a)은 환형으로 형성되고, 상기 가스안내홈(421a)의 왕복방향 폭은 그 가스안내홈(421a)으로 유입되는 가스가 베어링면 전체에 고르게 퍼지도록 상기 가스연통구멍(422b)의 왕복방향 폭보다 훨씬 크게, 즉 라이너(422)의 왕복방향 폭과 최대한 유사한 길이를 갖도록 형성하는 것이 베어링면적을 최대로 넓힐 수 있어 바람직할 수 있다.

그리고, 상기 가스유입구멍(411c)의 선단측, 즉 실린더몸체(411)의 선단면(411a)에는 상기 실린더측 가스유로(402)로 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 환형으로 된 필터(47)가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 라이너(422)의 외주면에는 적어도 한 개 이상의 가스확산홈(미도시)이 더 형성될 수도 있지만, 도 9에서와 같이 상기 라이너(422)가 다공형상으로 형성되어 가스가 고르게 분산됨에 따라 굳이 라이너(422)의 외주면에 가스확산홈을 형성하지 않더라도 가스가 실린더(41)와 피스톤(42) 사이의 베어링 영역으로 균일하게 분포될 수 있다.

상기와 같이, 상기 라이너(422)가 피스톤몸체(421)에 삽입되어 결합되는 경우에는 상기 토출커버(46)의 토출공간(S2)으로 토출되는 압축가스의 일부가 상기 가스유입구멍(411c)를 통해 가스포켓(411d)으로 유입되고, 이 압축가스는 라이너(422)의 가스연통구멍(422b)을 통해 가스안내홈(421a)으로 유입되어 그 가스안내홈(421a)에서 퍼지면서 라이너(422)의 미세통공(422a)을 통해 실린더(41)와 피스톤(42) 사이로 공급된다.

이에 따라, 상기 실린더(41)와 피스톤(42) 사이로 공급되는 고압의 압축가스가 압축공간(S1)으로 유입되는 것이 방지되어 흡입손실을 미연에 방지할 수 있다.

또, 상기 피스톤(42)에 가스유입구멍을 형성하는 경우에는 그 가스유입구멍이 압축공간과 연통되어야 하므로 피스톤이 흡입행정을 실시할 때에는 압축공간으로 흡입되는 냉매가 가스유입구멍으로 누설되지 않도록 별도의 체크밸브를 설치하여야 하므로 그만큼 제조비용이 증가할 수 있으나 본 실시예와 같이 가스유입구멍이 실린더측에 형성됨에 따라 가공이 용이하여 제조비용을 낮출 수 있다.

한편, 상기와 같은 왕복동식 압축기에서는 실린더와 피스톤 사이에서의 마찰손실을 줄여야 압축기의 성능을 높일 수 있다. 상기 실린더와 피스톤 사이의 마찰을 줄이기 위해서는, 상기 실시예와 같이 상기 실린더와 피스톤 사이에 압축된 냉매를 도입하여 윤활이 이루어지도록 할 수도 있고, 압축기 내부에 오일저장부를 두고, 상기 오일저장부에 저장된 오일을 상기 실린더와 피스톤 사이로 공급하여 마찰력을 감소시키도록 할 수도 있다.

여기서, 상기와 같이 냉매를 윤활수단으로서 활용하는 경우에는 압축과정에서 발생되는 열을 적절하게 방열하는 것이 쉽지 않아 오일을 이용하는 경우에 비해서 내부온도가 높아지게 된다. 즉, 냉매의 종류 및 압축비에 따라서 달라지기는 하지만 대략 120℃까지 냉매의 온도가 높아지게 되며, 고온의 냉매가 갖는 열이 상기 실린더 및 피스톤으로 전달되고, 그에 따라 실린더와 피스톤이 열팽창하게 된다.

상기 실시예에서는 상기 피스톤이 실린더와는 다른 재질로 이루어지기 때문에, 열팽창률에 차이가 있게 되고, 상기와 같이 온도가 상승하면 열팽창률의 차이로 인해서 실린더와 피스톤 사이의 간극이 변하게 된다. 상기 예에서와 같이 실린더를 탄소강으로 하고 피스톤을 엔지니어링 플라스틱으로 제조한 경우, 탄소강이 엔지니어링 플라스틱 보다 대략 4배에 이르는 열팽창률을 갖기 때문에 상기 간극이 축소되게 되고, 이는 마찰손실을 증가시키게 된다.

이를 방지하기 위해서, 상기 라이너(422)는 상기 실린더와 동일한 재질로 이루어진다. 즉, 상기 실린더의 소재인 탄소강을 이용하여 상기 라이너를 제조함으로써, 실린더 및 라이너가 가열되더라도 동일하게 팽창하게 되므로 양자의 간극을 온도와 무관하게 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 라이너 없이 상기 피스톤이 직접 상기 실린더와 대향하도록 하는 예도 고려할 수 있다. 이 경우, 상기 피스톤몸체는 상기 실린더보다 낮은 밀도를 갖는 재질로 이루어지지만, 피스톤몸체를 이루는 소재의 성분비를 조절하여 상기 실린더와 동일하거나 유사한 열팽창률을 갖도록 할 수 있다. 즉, 상기 피스톤몸체의 열팽창률은 상기 실린더의 열팽창률의 90 ~ 110% 범위에 있을 수 있고, 이러한 범위 내에서는 양자의 열팽창률이 차이가 나더라도 누설이나 마찰력 증가로 인한 문제가 압축기의 성능에 큰 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

일예로, 상기 피스톤몸체를 엔지니어링 플라스틱으로 제조하는 경우 상기 엔지니어링 플라스틱에 첨가하는 첨가제(filler)의 종류 및 함량을 조절하여 의도한 범위의 열팽창률을 갖도록 할 수 있다. 이때 첨가할 수 있는 첨가제로는 탄소 섬유, 유리 섬유, 테프론 및 mineral material 등이 있다.

Claims (9)

1. 압축공간을 형성하는 실린더;
   상기 실린더의 압축공간 내에서 왕복운동 하도록 삽입되는 피스톤; 및
   상기 피스톤과 결합되며, 외주면에 상기 실린더와의 베어링면이 형성되는 라이너;를 포함하고,
   상기 라이너는 상기 실린더와 동일 재질로 이루어지고, 상기 피스톤은 상기 라이너보다 낮은 밀도를 갖는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 라이너는 상기 피스톤의 외주면에 끼워지는 슬리브 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤은 엔지니어링 플라스틱, 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 라이너는 다공성 부재로 이루어지고, 상기 실린더에는 토출된 냉매를 상기 실린더의 내주면으로 안내하는 가스유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
5. 압축공간을 형성하는 실린더; 및
   상기 실린더의 압축공간 내에서 왕복운동 하도록 삽입되는 피스톤;을 포함하고,
   상기 피스톤은 상기 실린더 낮은 밀도를 갖는 재질로 이루어지되, 상기 실린더를 이루는 재질의 열팽창계수의 90 ~ 110% 범위의 열팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 피스톤은 알루미늄 합금 또는 마그네슘 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
7. 제5항에 있어서,
   상기 피스톤은 엔지니어링 플라스틱에 무기 첨가제(inorgarnic filler)를 포함한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 무기 첨가제는 탄소 섬유, 유리 섬유, 테플론 또는 미네랄 첨가제(mineral filler material) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
9. 제5항에 있어서,
   상기 실린더와 상기 피스톤 사이로 압축 냉매의 일부를 안내하여 윤활이 이루어지도록 하는 가스 유입수단이 추가적으로 포함되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.

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