KR20170004136A - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 토출밸브가 결합되는 실린더; 상기 실린더의 내부에 왕복운동 가능하게 구비되는 제 1 피스톤; 상기 제 1 피스톤의 내부에 왕복운동 가능하게 구비되는 제 2 피스톤; 상기 토출밸브와 상기 제 1 피스톤의 사이에 형성되는 제 1 압축실; 및 상기 제 1 피스톤의 일면과, 상기 제 2 피스톤의 사이에 형성되는 제 2 압축실이 포함되며, 상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤은 서로 반대방향으로 운동하는 것을 특징으로 한다.

Description

리니어 압축기{A linear compressor}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 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 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor) 및 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡, 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.
최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
보통, 리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 구성된다.
상기 리니어 모터는 이너 스테이터 및 아우터 스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 구성되며, 영구자석은 영구자석과 이너(또는 아우터) 스테이터 간의 상호 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하도록 구동된다. 그리고, 상기 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라, 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.
상세히, 도 1은 종래기술에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여준다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 리니어 압축기(1)에는, 쉘(2)의 내부에 제공되는 실린더(3)와, 상기 실린더(3)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(4) 및 상기 피스톤(4)에 구동력을 부여하는 모터 어셈블리(20)가 포함된다.
상기 쉘(2)에는, 냉매가 유입되는 흡입부(2a) 및 상기 실린더(3)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(2b)가 포함된다. 상기 흡입부(2a)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(30)를 거쳐 상기 피스톤(4)의 내부로 유동한다. 냉매가 상기 흡입 머플러(30)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다.
상기 실린더(3)의 내부에는, 상기 피스톤(4)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤(4)에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공이 형성되며, 상기 흡입공의 일측에는 상기 흡입공을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(5)가 제공된다.
상기 압축 공간(P)의 일측에는, 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리가 제공된다. 즉, 상기 압축 공간(P)은 상기 피스톤(4)의 일측 단부와 토출밸브 어셈블리의 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다.
상기 토출밸브 어셈블리에는, 냉매의 토출 공간을 형성하는 토출 커버(7)와, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(6) 및 상기 토출 밸브(6)와 토출 커버(7)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(8)이 포함된다. 여기서, 상기 "축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(4)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 1에서 가로 방향으로 이해될 수 있다.
상기 리니어 압축기(1)에는, 프레임(10)이 더 포함된다. 상기 프레임(10)은 상기 실린더(3)를 고정시키는 구성으로서, 상기 실린더(3)와 일체로 구성되거나 별도의 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(20)에는, 스테이터(21,22) 및 영구자석(23)이 포함된다.
상세히, 상기 스테이터(21,22)에는, 상기 프레임(10)에 고정되어 상기 실린더(3)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(21) 및 상기 아우터 스테이터(21)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(22)가 포함된다. 그리고, 상기 영구자석(23)은 상기 아우터 스테이터(21)와 이너 스테이터(22)의 사이 공간에 위치할 수 있다. 상기 영구자석(23)은, 상기 아우터 스테이터(21) 및 이너 스테이터(22)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다.
상기 영구자석(23)은 연결부재(24)에 의하여 상기 피스톤(4)에 결합될 수 있다. 상기 연결부재(24)는 상기 피스톤(4)의 일측 단부로부터 상기 영구자석(23)으로 연장될 수 있다. 상기 영구자석(23)이 직선 이동함에 따라, 상기 피스톤(4)은 상기 영구자석(23)과 함께 축 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있다.
상기 아우터 스테이터(21)에는, 코일 권선체 및 스테이터 코어가 포함된다. 상기 코일 권선체에는, 보빈 및 상기 보빈의 원주 방향으로 권선된 코일이 포함된다. 상기 스테이터 코어는 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성되며, 상기 코일 권선체를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(20)에 전류가 인가되면, 상기 코일에 전류가 흐르게 되고, 상기 코일에 흐르는 전류에 의해 상기 코일 주변에 자속(flux)이 형성되며, 상기 자속은 상기 아우터 스테이터(21) 및 이너 스테이터(22)를 따라 폐회로를 형성하면서 흐르게 된다.
상기 아우터 스테이터(21와 이너 스테이터(22)를 따라 흐르는 자속과, 상기 영구자석(23)의 자속이 상호 작용하여, 상기 영구자석(23)을 이동시키는 힘이 발생될 수 있다.
상기 아우터 스테이터(21)의 일측에는 스테이터 커버(28)가 제공된다. 상기 아우터 스테이터(21)의 일측단은 상기 프레임(11)에 의하여 지지되며, 타측단은 상기 스테이터 커버(28)에 의하여 지지될 수 있다.
상기 이너 스테이터(22)는 상기 실린더(3)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(22)는 복수 개의 라미네이션이 상기 실린더(3)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.
상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(4)을 지지하는 서포터(25) 및 상기 피스톤(4)으로부터 상기 흡입부(2a)를 향하여 연장되는 백 커버(26)가 더 포함된다. 상기 백 커버(26)는 상기 흡입 머플러(30)의 적어도 일부분을 커버하도록 배치될 수 있다.
상기 리니어 압축기(1)에는, 상기 피스톤(4)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 스프링(27,28)이 포함된다.
상기 복수의 스프링(27,28)에는, 상기 서포터(25)와 스테이터 커버(28)의 사이에 지지되는 제 1 스프링(27) 및 상기 서포터(25)와 백 커버(26)의 사이에 지지되는 제 2 스프링(28)이 포함된다. 상기 제 1 스프링(27)은 상기 실린더(3) 또는 피스톤(4)의 양측에 복수 개가 제공될 수 있으며, 상기 제 2 스프링(28)은 상기 실린더(3) 또는 피스톤(4)의 후방으로 복수 개가 제공될 수 있다.
이러한 종래의 리니어 압축기와 관련하여, 본 출원인은 특허출원(이하, 종래 출원)을 실시하여 등록받은 바 있다 (등록특허 10-1454550, 리니어 압축기).
한편, 압축기의 능력을 증가시키기 위하여는, 상기 압축기의 운전주파수를 증가하거나 및 실린더의 내경(Bore)를 증가시킬 필요가 있다.
만약, 압축기의 크기 또는 작동 신뢰성등을 고려하여, 상기 운전주파수와 실린더의 내경이 각각 특정값으로 고정되어야 하는 경우, 상기 압축기의 능력을 증가하기 위해서는 피스톤의 행정(또는 스트로크)을 증가시킬 필요가 있다.
그러나, 종래의 리니어 압축기에 의하면, 피스톤과 주변 구조물과의 간섭, 모터를 구성하는 스테이터 및 영구자석의 길이등의 제한등에 의하여 상기 피스톤의 행정을 설정수준 이상으로 증가시키는 것이 제한되는 문제점이 있었다. 결국, 리니어 압축기의 능력이 개선되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 압축기의 능력을 개선할 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 토출밸브가 결합되는 실린더; 상기 실린더의 내부에 왕복운동 가능하게 구비되는 제 1 피스톤; 상기 제 1 피스톤의 내부에 왕복운동 가능하게 구비되는 제 2 피스톤; 상기 토출밸브와 상기 제 1 피스톤의 사이에 형성되는 제 1 압축실; 및 상기 제 1 피스톤의 일면과, 상기 제 2 피스톤의 사이에 형성되는 제 2 압축실이 포함되며, 상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤은 서로 반대방향으로 운동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 피스톤에는, 제 1 내부유로를 형성하며, 흡입공을 형성하는 제 1 피스톤 본체; 및 상기 제 1 피스톤 본체의 일면에 구비되며, 상기 제 2 압축실의 냉매를 상기 제 1 압축실로 가이드 하는 제 1 흡입밸브가 포함된다.
또한, 상기 제 2 피스톤에는, 제 2 내부유로를 가지는 제 2 피스톤 본체; 및 상기 제 2 피스톤 본체의 일면에 구비되며, 상기 제 2 내부유로의 냉매를 상기 제 2 압축실로 가이드 하는 제 2 흡입밸브가 포함된다.
또한, 상기 제 2 피스톤에 결합되는 스프링이 더 포함된다.
또한, 상기 스프링은 복수 개가 구비되며, 상기 복수 개의 스프링에는, 상기 제 2 피스톤의 냉매 배출측에 구비되는 제 1 스프링; 및 상기 제 2 피스톤의 냉매 흡입측에 구비되는 제 2 스프링이 포함된다.
또한, 상기 스프링에는, 코일 스프링이 포함된다.
또한, 상기 제 1 스프링의 일측을 지지하며, 상기 제 1 피스톤의 내면에 설치되는 제 1 스프링 장착부가 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 스프링의 타측을 지지하며, 상기 제 2 피스톤의 일면에 결합되는 제 2 스프링 장착부가 더 포함된다.
또한, 상기 제 2 스프링의 일측을 지지하며, 상기 제 2 피스톤의 타면에 결합되는 제 3 스프링 장착부가 더 포함된다.
또한, 상기 제 2 스프링을 지지하며, 상기 제 1 피스톤의 내부로 냉매를 유입시키는 연통부가 구비되는 커버; 및 상기 커버 및 상기 제 1 피스톤에 결합되는 서포터가 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 스프링장착부에는, 냉매의 유동을 가이드 하는 제 1 장착본체; 및 상기 제 1 장착본체의 테두리부로부터 돌출되어 상기 제 1 피스톤의 내면에 지지되는 피스톤지지부가 포함된다.
또한, 상기 제 1 피스톤의 내주면으로부터 반경 방향으로 연장되며, 상기 피스톤지지부의 일면을 지지하는 단턱부가 더 포함되며, 상기 단턱부에 의하여, 상기 제 1 장착본체는 상기 제 1 피스톤으로부터 이격되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 스프링 장착부에는, 냉매의 유동을 가이드 하는 관통부가 형성되는 제 2 장착본체; 및 상기 제 2 장착본체로부터 돌출되어 상기 제 1 스프링을 지지하는 스프링지지부가 포함된다.
또한, 상기 제 2 스프링장착부에는, 상기 제 2 장착본체의 일면에서 반경방향으로 연장되며, 상기 제 2 흡입밸브를 가압하여, 상기 제 2 흡입밸브가 상기 제 2 피스톤의 밸브 장착부에 장착되도록 하는 밸브 누름부가 더 포함된다.
또한, 구동력을 발생시키는 모터가 더 포함되며, 상기 모터에 입력되는 전압의 주파수는, 상기 실린더와 상기 제 1 피스톤가 서로 반대위상 거동을 할 수 있도록, 미리 설정된 범위로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실린더와 상기 제 2 피스톤은 서로 동일한 위상 거동을 할 수 있도록, 미리 설정된 범위로 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 토출밸브가 결합되는 실린더; 상기 실린더의 내부에 이동 가능하게 구비되는 제 1 피스톤; 상기 제 1 피스톤의 내부에 이동 가능하게 구비되는 제 2 피스톤; 상기 토출밸브와 상기 제 1 피스톤의 사이에 형성되는 제 1 압축실; 및 상기 제 1 피스톤의 내부에 형성되는 제 2 압축실이 포함되고, 상기 제 1 피스톤이 일방향으로 이동하고, 상기 제 2 피스톤이 타방향으로 이동하는 과정에서, 상기 제 2 압축실의 냉매는 상기 제 1 압축실로 흡입되고, 상기 제 1 피스톤이 상기 타방향으로 이동하고, 상기 제 2 피스톤이 상기 일방향으로 이동하는 과정에서, 상기 제 1 압축실의 냉매는 외부로 토출되고, 상기 제 2 압축실로 냉매의 흡입이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일방향은 상기 제 1 압축실로부터 상기 제 2 압축실을 향하는 후방이며, 상기 타방향은 상기 제 2 압축실로부터 상기 제 1 압축실을 향하는 전방인 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의하면, 실린더의 내부에 복수의 압축실이 구비되고, 각 압축실에서 제 1 피스톤 및 제 2 피스톤이 이동 가능하게 구비되므로, 피스톤의 행정이 증가될 수 있다는 효과가 나타난다. 결국, 압축기 전체의 크기를 변경하지 않으면서, 압축기의 능력을 개선할 수 있다.
또한, 상기 제 1,2 피스톤이 상호 반대 방향으로 이동하는 움직임, 즉 역위상 거동을 수행함으로써, 냉매가 복수의 압축실에서 차례로 압축되어 토출되는 작용을 수행할 수 있다.
또한, 압축기의 내부에 구비되는 거동 물체, 즉 모터, 제 1 피스톤 및 제 2 피스톤에 의해 3개의 공진 주파수가 규정되고, 압축기의 운전주파수를 상기 3개의 공진 주파수 중 가장 높은 주파수에 대응되도록 조정함으로써, 상기 제 1,2 피스톤의 역위상 거동이 효과적으로 수행될 수 있다.
또한, 제 2 피스톤이 압축하는 제 2 압축실의 크기를 제 1 피스톤이 압축하는 제 1 압축실의 크기보다 크게 형성함으로써, 냉매의 2단 압축이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 종래의 리니어 압축기의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에 구비되는, 무빙 어셈블리의 구성을 보여주는 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무빙 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 스프링장착부의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제 2 스프링장착부의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무빙 어셈블리가 실린더에 결합된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제 1,2 피스톤이 역위상 거동을 수행하는 모습을 보여주는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 입력전압 주파수의 변화에 따라, 3개의 부품의 입력전압에 대한 위상차를 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 입력전압 주파수의 변화에 따라, 제 1,2 피스톤의 변위와의 관계를 보여주는 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에 구비되는, 무빙 어셈블리의 구성을 보여주는 단면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무빙 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 스프링장착부의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제 2 스프링장착부의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 움직임 가능하게 제공되는 무빙 어셈블리(100)가 포함된다. 상기 무빙 어셈블리(100)는 영구자석에 결합될 수 있다. 일례로, 종래기술에서 설명된 바와 같이, 상기 무빙 어셈블리(100)는 연결부재(미도시)에 의하여 상기 영구자석에 결합될 수 있다.
상기 영구자석은, 모터의 구동에 의하여 발생된 자속과 영구자석의 자속이 상호 작용하여 발생되는 힘에 의하여 왕복 운동할 수 있다. 상기 모터 및 영구자석의 구성 및 작용에 관한 설명은, 종래기술에서 설명한 내용을 원용한다.
상기 무빙 어셈블리(100)에는, 냉매의 유동공간(이하, 제 1 내부유로)이 형성되며 왕복운동 가능하게 구비되는 제 1 피스톤(110) 및 상기 제 1 피스톤(110)의 내부에 설치되며 왕복운동 가능하게 구비되는 제 2 피스톤(120)이 포함된다. 상기 제 1 피스톤(110)의 내부에는, 상기 제 2 피스톤(120)에 의하여 냉매가 압축될 수 있는 공간, 즉 제 2 압축실(195, 도 6 참조)이 형성될 수 있다. 상기 제 2 압축실(195)은 상기 제 1 내부유로의 일부분을 형성한다.
상기 제 1 피스톤(110)에는, 상기 제 1 피스톤(110)의 제 1 내부유로를 경유한 냉매를 제 1 압축실(190, 도 6 참조)로 배출하기 위한 흡입공(112)이 형성된다. 상기 흡입공(112)은 상기 제 1 피스톤(110)의 적어도 일부분이 관통되어 형성될 수 있다. 일례로, 상기 흡입공(112)은 다수 개가 구비될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 피스톤(110)에는, 대략 원통 형상을 가지는 제 1 피스톤 본체(111) 및 상기 제 1 피스톤 본체(111)의 후방 단부로부터 반경방향으로 연장되어 영구자석에 연결되는 피스톤 플랜지(113)가 포함된다.
상기 흡입공(112)은 상기 제 1 피스톤 본체(111)의 전면부에 형성될 수 있다. 상기 전면부는 상기 토출 밸브(210, 도 6 참조)를 바라보는 면을 포함한다.
방향을 정의한다. 냉매가 상기 제 1 피스톤(110)의 내부로 유입되어 유동하는 방향을 "전방"이라 이름하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다. 이러한 정의는, 명세서 전반에 걸쳐 동일하게 적용될 수 있다.
상기 무빙 어셈블리(100)에는, 상기 제 1 피스톤 본체(111)의 전면부에 결합되는 제 1 흡입밸브(140)가 더 포함된다. 일례로, 상기 제 1 흡입밸브(140)의 대략 중앙부는 상기 제 1 피스톤 본체(111)의 전면부 중앙에 나사 체결될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 흡입밸브(140)는, 상기 흡입공(112)을 선택적으로 개방하도록 움직임 가능하게 구비될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 흡입밸브(140)에는, 상기 흡입공(112)을 덮을 수 있도록 구비되는 제 1 개폐부(141) 및 상기 제 1 흡입밸브(140)의 적어도 일부분이 절개되어 형성되는 제 1 절개부(143)가 포함된다. 상기 제 1 절개부(143)는, 상기 제 1 개폐부(141)의 외주면을 따라 형성될 수 있다.
상기 제 1 내부유로의 압력이 상기 제 1 압축실(190)의 압력보다 크게 되면, 상기 제 1 흡입밸브(140)는 상기 흡입공(112)을 개방하도록 작동한다. 반면에, 상기 제 1 압축실(190)의 압력이 상기 제 1 내부유로의 압력보다 크게 되면, 상기 제 1 흡입밸브(140)는 상기 흡입공(112)을 폐쇄하도록 작동할 수 있다.
상기 제 2 피스톤(120)은 상기 제 1 피스톤(110)의 제 1 내부유로에 설치된다. 상세히, 상기 제 2 피스톤(120)에는, 냉매의 유동공간(125, 이하 제 2 내부유로)을 형성하는 제 2 피스톤 본체(121)가 포함된다. 상기 제 2 내부유로(125)는, 상기 제 1 피스톤(110)의 제 1 내부유로의 내측에 형성되며, 상기 제 1 내부유로의 적어도 일부분을 형성한다.
상기 제 2 피스톤 본체(121)에는, 일측 단부에 형성되어 냉매를 상기 제 2 내부유로(125)로 냉매를 도입하는 유입구(121a) 및 타측 단부에 형성되어 냉매를 상기 제 2 내부유로(125)로부터 배출시키는 배출구(121b)가 포함된다.
상기 제 2 내부유로(125)는 상기 유입구(121a)로부터 상기 배출구(121b)까지 연장하도록 구성되며, 상기 제 2 피스톤 본체(121)의 적어도 일부분이 관통하여 형성될 수 있다.
상기 제 2 피스톤(120)에는, 상기 제 2 피스톤 본체(121)로부터 연장되며 제 2 흡입밸브(145)가 놓여질 수 있는 밸브 장착부(127)가 더 포함된다. 일례로, 상기 제 2 흡입밸브(145)의 적어도 일부분은 상기 밸브 장착부(127)에 체결될 수 있다.
그리고, 상기 배출구(121b)는 상기 밸브 장착부(127)까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 밸브 장착부(127)에는, 상기 배출구(121b)가 형성된다.
상세히, 상기 제 2 흡입밸브(145)에는, 상기 배출구(121b)을 덮을 수 있도록 구비되는 제 2 개폐부(146) 및 상기 제 2 흡입밸브(145)의 적어도 일부분이 절개되어 형성되는 제 2 절개부(148)가 포함된다. 상기 제 2 절개부(148)는, 상기 제 2 개폐부(146)의 외주면을 따라 형성될 수 있다.
상기 무빙 어셈블리(100)에는, 상기 제 1 피스톤(110)의 일측에 결합되는 서포터(170)가 더 포함된다. 일례로, 상기 서포터(170)는, 상기 피스톤 플랜지(113)의 후면에 체결될 수 있다. 상기 서포터(170)는 상기 제 1 피스톤(110)과 함께 전방 또는 후방으로 이동할 수 있다.
상기 서포터(170)에는, 리니어 압축기에 구비되는 다수의 스프링을 지지하는 지지부(171,175)가 포함될 수 있다. 상기 지지부(171,175)에는, 제 1 지지부(171) 및 제 2 지지부(175)가 포함된다.
상기 제 1 지지부(171)에는, 상기 서포터(170)와 스테이터 커버(도 1 참조)의 사이에 설치되는 제 1 스프링이 결합될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 지지부(175)에는, 상기 서포터(170)와 백 커버(도 1 참조)의 사이에 지지되는 제 2 스프링이 결합될 수 있다.
일례로, 상기 제 1 지지부(171)는 상기 서포터(170)의 상부 및 하부에 각각 구비되며, 상기 제 2 지지부(175)는 상기 서포터(170)의 좌측부 및 우측부에 각각 구비될 수 있다.
상기 무빙 어셈블리(100)에는, 상기 서포터(170)의 일측에 결합되는 커버(180)가 더 포함된다. 일례로, 상기 커버(180)는 상기 서포터(170)의 후면에 결합될 수 있다.
정리하면, 상기 피스톤 플랜지(113)는 상기 서포터(170)의 전면에 결합되고, 상기 커버(180)는 상기 서포터(170)의 후면에 결합될 수 있다. 다른 관점에서, 상기 서포터(170)의 적어도 일부분은 상기 피스톤 플랜지(113)와 상기 커버(180)의 사이에 위치할 수 있다.
상기 커버(180)는 내부에 냉매의 유동공간을 형성하는 중공의 바디를 포함할 수 있다. 상세히, 상기 커버(180)에는, 냉매의 유동을 가이드 하는 연통부(182)가 포함될 수 있다. 상기 연통부(182)는 상기 제 1 피스톤(110)의 제 1 내부유로에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 연통부(182)를 통과한 냉매는 상기 제 1 피스톤(110)의 제 1 내부유로로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 커버(180)에는, 제 2 스프링(135)을 지지하는 스프링 지지부(185)가 더 포함될 수 있다.
상기 무빙 어셈블리(100)에는, 상기 제 2 피스톤(120)의 냉매 배출측에 구비되는 제 1 스프링(130) 및 상기 제 2 피스톤(120)의 냉매 흡입측에 구비되는 제 2 스프링(135)이 더 포함된다. 일례로, 상기 제 1 스프링(130)은 상기 제 2 피스톤(120)의 전방에, 상기 제 2 스프링(135)은 상기 제 2 스프링(135)의 후방에 설치될 수 있다.
달리 말하면, 상기 제 1 스프링(130)은 상기 제 1 피스톤(110)의 전면부로부터 상기 제 2 피스톤(120)을 향하여 연장된다. 그리고, 상기 제 2 스프링(135)은 상기 제 2 피스톤(120)으로부터 상기 커버(180)를 향하여 연장된다.
상기 제 1 스프링(130) 및 제 2 스프링(135)은, 상기 제 1,2 피스톤(110,120)이 서로 반대방향으로의 공진운동, 즉 역위상 공진운동을 수행할 수 있도록, 조절된 고유진동수를 가질 수 있다.
일례로, 상기 제 1 스프링(130) 또는 제 2 스프링(135)에는, 코일 스프링이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 스프링(130)은, 상기 제 1 피스톤(110)의 전면부 내측면과, 상기 제 2 피스톤(120)의 전면 사이에 설치될 수 있다.
상기 무빙 어셈블리(100)에는, 상기 제 1 스프링(130)의 일측을 지지하는 제 1 스프링장착부(150)가 더 포함된다. 상기 제 1 스프링장착부(150)에는, 제 1 장착본체(151) 및 상기 제 1 장착본체(151)로부터 전방으로 돌출되어 상기 제 1 피스톤(110)의 내면에 지지되는 피스톤지지부(153)가 포함된다.
상기 제 1 장착본체(151)에는, 냉매의 유동을 가이드 하는 제 1 관통부(152)가 형성된다. 일례로, 상기 제 1 관통부(152)는 상기 제 1 장착본체(151)의 대략 중앙부에서, 전후 방향으로 관통하도록 형성될 수 있다.
상기 피스톤지지부(153)는 상기 제 1 장착본체(151)의 테두리부로부터 전방으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 피스톤(110)의 내면에는, 상기 단턱부(116)가 형성된다.
상기 단턱부(116)는 상기 피스톤지지부(153)의 전면이 지지될 수 있도록, 상기 제 1 피스톤(110)의 전면부 후면에 형성되며, 상기 제 1 피스톤(110)의 내주면으로부터 반경방향으로 연장되도록 구성될 수 있다.
상기 피스톤지지부(153)가 상기 단턱부(116)에 지지됨으로써, 상기 제 1 장착본체(151)는 상기 제 1 피스톤(110)의 전면부로부터 이격될 수 있으며, 이에 따라 상기 흡입공(112)이 상기 제 1 스프링장착부(150)에 의하여 차폐되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 1 장착본체(151)에는, 상기 제 1 스프링(130)이 놓여지는 놓임부(154)가 포함된다. 상기 놓임부(154)는 상기 제 1 장착본체(151)의 후면 중 적어도 일부분이 함몰되도록 구성될 수 있다.
상기 무빙 어셈블리(100)에는, 상기 제 1 스프링(130)의 타측을 지지하는 제 2 스프링장착부(155)가 더 포함된다. 상기 제 2 스프링장착부(155)에는, 제 2 장착본체(156) 및 상기 제 2 장착본체(156)로부터 전방으로 돌출되어 상기 제 1 스프링(130)을 지지하는 스프링지지부(159)가 포함된다.
상기 제 2 장착본체(156)에는, 냉매의 유동을 가이드 하는 제 2 관통부(157)가 형성된다. 상기 제 2 관통부(157)는 상기 제 2 흡입밸브(145)의 전방에 배치되며, 상기 제 2 흡입밸브(145)가 개방하였을 때 상기 제 2 피스톤(120)의 배출구(121b)에서 배출된 냉매는 상기 제 2 관통부(157)를 통하여 전방으로 유동할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 관통부(157)는 상기 제 2 장착본체(156)의 대략 중앙부에서, 전후 방향으로 관통하도록 형성될 수 있다.
상기 스프링지지부(159)는 대략 링 형상을 가지며, 상기 제 2 장착본체(156)의 테두리부로부터 전방으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 상기 제 1 스프링(130)의 타측부는 상기 스프링지지부(159)의 외주면에 배치되며, 상기 제 2 장착본체(156)의 일면에 지지될 수 있다.
즉, 상기 스프링지지부(159)는 상기 제 1 스프링(130)의 내측에 삽입되어, 상기 제 1 스프링(130)을 지지할 수 있다. 따라서, 압축기의 구동간, 상기 제 1 스프링(130)의 제 2 스프링장착부(155)에 대한 안정적인 지지상태가 유지될 수 있다.
상기 제 2 스프링장착부(155)에는, 상기 제 2 흡입밸브(145)가 상기 제 2 피스톤(120)의 밸브 장착부(127)에 장착되도록 가압하는 밸브 누름부(158)가 더 포함된다. 상기 밸브 누름부(158)는 상기 제 2 장착본체(156)의 후면에 형성되며, 반경방향으로 연장되도록 구성되어 상기 제 2 흡입밸브(145)의 전면을 누르도록 작용한다.
즉, 상기 제 2 흡입밸브(145)의 후면은 상기 제 2 피스톤(120)의 밸브 장착부(127)에 놓여지고, 전면은 상기 밸브 누름부(158)에 의하여 눌러질 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 상기 제 2 흡입밸브(145)는 상기 제 2 피스톤(120) 및 상기 제 2 스프링장착부(155)에 의하여 안정적으로 지지될 수 있다.
상기 무빙 어셈블리(100)에는, 상기 제 2 스프링(135)의 일측을 지지하는 제 3 스프링장착부(160)가 더 포함된다. 상기 제 3 스프링장착부(160)의 구성은 상기 제 2 스프링장착부(155)의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 다만, 상기 제 3 스프링장착부(160)가 배치되는 방향은 상기 제 2 스프링장착부(155)의 배치방향과 반대로 형성된다. 즉, 상기 제 3 스프링장착부(160)에 구비되는 스프링지지부는 상기 제 3 스프링장착부(160)의 후면에 설치될 수 있다.
상기 제 2 피스톤(120)의 후방부에는, 상기 제 2 피스톤 본체(121)로부터 후방으로 돌출되는 돌출부(123)가 제공된다. 상기 유입구(121a)는 상기 돌출부(123)의 내측에 형성된다.
상기 돌출부(123)는 상기 제 3 스프링장착부(160)의 내측에 결합된다. 달리 말하면, 상기 제 3 스프링장착부(160)는 상기 돌출부(123)의 외측을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 제 3 스프링장착부(160)는 상기 제 2 스프링(135)의 일측부에 결합될 수 있다. 상기 제 2 스프링(135)의 일측부는 상기 제 3 스프링장착부(160)에 구비되는 스프링지지부의 외주면에 배치되어, 상기 제 3 스프링장착부(160)의 장착본체의 일면에 지지될 수 있다.
상기 커버(180)에는, 상기 제 2 스프링(135)의 타측부를 지지하는 스프링지지부(185)가 구비된다. 상기 스프링지지부(185)는 상기 연통부(182)을 둘러싸도록 배치된다. 달리 말하면, 상기 스프링지지부(185)의 중앙부에는, 상기 연통부(182)를 규정한다.
이러한 제 1,2 스프링(130,135)의 장착구조에 의하면, 상기 제 2 피스톤(120)은 상기 제 1,2 스프링(130,135)에 의하여 전방 및 후방으로의 압축행정이 반복적으로 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무빙 어셈블리가 실린더에 결합된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 피스톤(110)은 실린더(200)의 내부에 이동 가능하게 삽입될 수 있다. 상기 실린더(200)의 전방에는, 상기 실린더(200)의 내부에서 압축된 냉매를 배출시키기 위하여, 선택적으로 개방될 수 있는 토출밸브(210)가 설치될 수 있다.
상기 제 1 피스톤(110)과 상기 토출밸브(210) 사이에는, 제 1 압축실(190)이 형성된다. 상기 제 1 압축실(190)은 상기 실린더(200)의 내부 공간의 일부를 형성하며, 그 체적은 상기 제 1 피스톤(110)의 움직임에 따라 축소 또는 확장될 수 있다.
일례로, 상기 제 1 피스톤(110)이 후방으로 이동할 때 상기 제 1 압축실(190)은 확장되며, 이 과정에서 상기 제 1 흡입밸브(140)는 개방되고 상기 제 1 압축실(190)로의 냉매 흡입이 이루어질 수 있다.
반면에, 상기 제 1 피스톤(110)이 전방으로 이동할 때 상기 제 1 압축실(190)은 축소되며, 이 과정에서 상기 제 1 압축실(190) 내의 냉매는 압축될 수 있다.
상기 제 1 피스톤(110)에는, 냉매가 유동하는 제 1 내부유로가 포함된다. 상기 제 1 내부유로에는, 제 2 피스톤(120) 및 제 1,2 스프링(130,135)이 설치될 수 있다.
상기 2 피스톤(120)과 상기 제 1 피스톤(110)의 전면부 사이에는, 제 2 압축실(195)이 형성된다. 상기 제 2 압축실(195)은 상기 제 1 피스톤(110)의 제 1 내부유로의 일부를 형성하며, 그 체적은 상기 제 2 피스톤(110)의 움직임에 따라 축소 또는 확장될 수 있다.
일례로, 상기 제 2 피스톤(120)이 후방으로 이동할 때 상기 제 2 압축실(195)은 확장되며, 이 과정에서 상기 제 2 흡입밸브(145)는 개방되고 상기 제 2 압축실(195)로의 냉매 흡입이 이루어질 수 있다.
반면에, 상기 제 2 피스톤(120)이 전방으로 이동할 때 상기 제 2 압축실(195)은 축소되며, 이 과정에서 상기 제 2 압축실(195) 내의 냉매는 압축될 수 있다.
이하에서는, 제 1,2 피스톤(110,120)의 역위상 운동 및 제 1,2 밸브(140,145)의 작용에 대하여 설명한다.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 제 1,2 피스톤이 역위상 거동을 수행하는 모습을 보여주는 개략도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 입력전압 주파수의 변화에 따라, 3개의 부품의 입력전압에 대한 위상차를 보여주는 그래프이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 입력전압 주파수의 변화에 따라, 제 1,2 피스톤의 변위와의 관계를 보여주는 그래프이다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 운전과정에서, 리니어 압축기를 구성하는 3개의 부품이 거동할 수 있다. 상기 3개의 부품에는, 정적 거동부(stationary part), 메인 거동부(main moving part) 및 서브 거동부(sub moving part)가 포함될 수 있다.
일례로, 상기 정적 거동부에는, 구동력을 발생시키는 모터 및 상기 제 1,2 피스톤(110,120)이 수용되는 실린더(200)가 포함된다.
상기 메인 거동부에는, 상기 제 1 피스톤(110) 및 영구자석(도 1의 23 참조)가 포함된다. 그리고, 상기 서브 거동부에는, 상기 제 2 피스톤(120)이 포함될 수 있다.
상세히, 상기 모터는 리니어 압축기의 쉘 하부에 설치되는 스프링에 지지될 수 있으며, 상기 실린더(200)는 프레임(10)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 모터 및 실린더는 실질적으로 많은 운동을 하지는 않으나, 상기 무빙 어셈블리(100)의 운동에 대한 반동으로서 소정 방향으로의 움직임을 수행할 수 있다. 이러한 모터 및 실린더의 반동에 의하여, 리니어 압축기의 진동이 저감될 수 있다.
한편, 상기 제 1,2 피스톤(110,120)은 상기한 바와 같이, 전방 또는 후방으로 운동하면서 냉매의 압축행정을 수행할 수 있다. 한편, 상기 제 1,2 피스톤(110,120)은 서로 역위상(또는 반대위상) 운동, 즉 운동방향을 서로 반대방향으로 형성하는 운동을 수행하 수 있다.
상세히, 운동을 수행하는 3개의 부품, 즉 정적 거동부, 메인 거동부 및 서브 거동부는 서로 다른 질량을 가질 수 있다. 일례로, 상기 정적 거동부 질량이 가장 크며, 상기 메인 거동부는 상기 서브 거동부의 질량보다 큰 질량을 가질 수 있다.
상기 3개의 부품은 상기 리니어 압축기의 모터로 입력되는 전압에 의하여 작동할 수 있다.
상세히, 도 12는 상기 3개의 부품에 대하여, 입력전압의 주파수 값에 따라, 상기 입력전압과의 위상차가 변화되는 모습을 보여준다.
상기 입력전압은 사인(Sine) 파형을 가질 수 있다. 일 부품의 입력전압에 대한 위상차가 0도이면, 상기 일 부품은 상기 사인 파형으로 운동을 하는 것으로 이해된다. 반면에, 일 부품의 입력전압에 대한 위상차가 180도이면, 마이너스 사인 파형을 가질 수 있다.
일례로, 어느 2개의 부품의 위상과, 입력전압에 대한 위상의 차이가 모두 0도이거나, 180도인 경우, 상기 2개의 부품은 동일한 방향으로 운동하는 것으로 이해된다.
반면에, 일 부품의 위상과 입력전압에 대한 위상의 차이는 0도이고 타 부품의 위상과 상기 입력전압에 대한 위상의 차이는 180도이면 상기 일 부품과 타 부품은 서로 반대 방향으로 운동하게 된다(역위상 거동).
주파수[Hz] 20.0 ~ 27.5 27.5 ~ 31.8 31.8 ~ 34.4 34.4 ~ 40.1 40.1 ~ 50.0
메인 거동부 동위상 역위상 동위상 동위상 역위상
서브 거동부 동위상 역위상 역위상 역위상 동위상
정적 거동부 역위상 동위상 동위상 역위상 동위상
위 [표 1]은, 도 12에 도시된 바와 같이, 입력전압의 주파수 범위에 따라, 3개의 부품의 입력전압에 대한 위상차를 정리한 내용을 보여준다. 여기서, "동위상"이라 함은, 입력전압의 위상과 동일한 위상을 가지는 것, 즉 위상차가 0도임을 나타낸다. 그리고, "역위상"이라 함은, 입력전압의 위상과 반대의 위상을 가지는 것, 즉 위상차가 180도임을 나타낸다.
본 실시예에 따른 리니어 압축기를 통하여 냉매의 2단 압축이 이루어지기 위하여, 상기 3개의 부품간에는 미리 설정된 위상차가 설정될 필요가 있다. 일례로, 상기 정적 거동부(실린더)와 상기 메인 거동부(제 1 피스톤)가 서로 반대위상 거동, 상기 메인 거동부와 서브 거동부(제 2 피스톤)가 서로 반대위상 거동을 하여야, 상기 냉매의 2단 압축이 효과적으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 정적 거동부와 상기 서브 거동부는 동일한 위상 거동을 하게 된다.
도 12와 [표 1]을 참조할 때, 냉매의 2단 압축을 위하여, 상기 3개의 부품의 위상차 조건을 만족하는 입력전압의 주파수 범위는 34.4Hz 이상임을 알 수 있다.
도 13은 입력전압의 주파수에 따라, 제 1 피스톤(110) 또는 제 2 피스톤(120)의 스트로크에 대한 상대변위를 보여준다. 상기 상대변위가 클수록 리니어 압축기의 냉동능력이 증가하는 것으로 이해될 수 있다.
도 13을 참조하면, f1의 주파수와 f2의 주파수에서 상기 메인 거동부의 스트로크 또는 서브 거동부의 스트로크에 대한 상대변위가 급증함을 알 수 있다. 상기 f1 및 f2의 주파수는 본 실시예에 따른 리니어 압축기의 공진 주파수를 나타낸다. 일례로, 상기 f1은 25~30Hz의 범위를 가지며, 상기 f2는 37~42Hz의 범위를 가진다.
입력전압의 주파수와 공진 주파수가 일치하면 적은 전력으로도 큰 냉동능력을 낼 수 있다. 다만, 상기 f1의 주파수는 본 실시예에 따른 리니어 압축기의 작동조건에 맞지 않는 주파수일 수 있다. 즉, 상기 f1의 주파수는 상대적으로 너무 낮아, 요구되는 냉동능력을 확보하는 것이 제한된다.
따라서, 본 실시예에 따른 입력전압의 주파수를 상기 f2에 대응하도록 조절하면, 상기 압축기의 냉동능력을 크게 확보할 수 있다는 장점이 있다.
정리하면, 상기 입력전압의 주파수를 34.4HZ 이상으로 설정하면, 상기 3개의 부품의 위상차 조건이 성립하여 2단 압축이 수행될 수 있고, 그 중에서도 37~42Hz의 범위로 설정하면, 압축기의 냉동능력을 상대적으로 크게 확보할 수 있다는 장점이 있다.
도 7은, 제 1 압축실(190)에서 냉매가 압축된 후 토출 밸브(210)를 통한 냉매 토출이 완료된 모습을 보여준다.
이 때, 상기 제 1 피스톤(110)은 최전방으로 이동하여 상사점(Top Dead Center, TDC1)에 위치하고, 상기 제 2 피스톤(120)은 최후방으로 이동하여 하사점(Bottom Dead Center, BDC2)에 위치한다. 그리고, 상기 제 1,2 흡입밸브(140,145)와, 상기 토출 밸브(210)는 모두 닫혀진 상태에 있게 된다.
그리고, 상기 제 1 압축실(190)에는 냉매가 거의 존재하지 않게 되며, 상기 제 2 압축실(195)에는, 상기 제 2 피스톤(120)의 제 2 내부유로(125)를 통하여 유입된 냉매가 존재하게 된다. 도 7을, 무빙 어셈블리(100)의 기준위치로 이해한다.
도 8은 도 7의 상태에서, 상기 제 1 피스톤(110)은 후방으로 이동하고 상기 제 2 피스톤(120)은 전방으로 이동하는 모습을 보여준다.
이 때, 상기 제 2 압축실(195)의 냉매는, 상기 제 2 피스톤(120)의 전방 이동에 따라 압축된다. 그리고, 상기 제 2 피스톤(120)이 제 1 설정위치까지 전방으로 이동되면, 상기 제 2 압축실(195)의 압력이 상기 제 1 압축실(190)의 압력보다 커지게 되고, 이에 따라 상기 제 1 흡입밸브(140)는 개방한다.
상기 제 1 흡입밸브(140)의 개방에 따라, 상기 제 2 압축실(195)의 냉매는 상기 제 1 압축실(190)로 유입될 수 있다. 이러한 제 1 피스톤(110)의 후방 이동 및 상기 제 1 압축실(190)로의 냉매 흡입은, 상기 제 1 피스톤(110)의 최후방 위치, 즉 하사점(BDC1)에 도달할 때까지 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제 2 흡입밸브(145)는 닫혀진 상태를 유지하며, 상기 제 2 피스톤(120)은 최전방 위치, 즉 상사점(TDC2)까지 이동할 수 있다.
도 9는 도 8의 상태에서, 상기 제 1 압축실(190)로의 냉매 흡입이 완료된 후 상기 제 1 흡입밸브(140)는 닫혀지고, 상기 제 1 피스톤(110)은 전방으로 이동하는 모습을 보여준다.
상기 제 1 피스톤(110)의 전방 이동에 따라, 상기 제 1 압축실(190)의 체적은 작아지고 냉매는 압축될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 피스톤(110)은 후방으로 이동하며, 이에 따라 상기 제 2 압축실(195)의 체적은 점점 커지게 된다. 상기 제 2 압축실(195)이 체적이 커짐에 따라, 상기 제 2 피스톤(110)이 제 2 설정위치에 도달하면, 상기 제 2 압축실(195)의 압력은 상기 제 2 피스톤(120)의 제 2 내부유로(125)의 압력보다 작아지게 된다.
따라서, 도 10에 도시되는 바와 같이, 상기 제 2 흡입밸브(145)는 개방되며, 상기 제 2 내부유로(125)를 유동한 냉매는 상기 배출구(121b)를 통하여 상기 제 2 압축실(195)로 흡입될 수 있다. 이러한 제 2 피스톤(110)의 후방 이동은, 최후방 위치, 즉 하사점(BDC2)에 도달할 때까지 이루어질 수 있다.
도 10의 상태에서, 상기 제 1 피스톤(110)이 전방으로 더 이동하여, 상기 제 1 압축실(190)의 압력이 상기 토출 밸브(210)의 외부 압력보다 커지면, 상기 토출 밸브(210)는 개방되며, 상기 제 1 압축실(190)의 냉매는 배출된다.
상기 제 1 압축실(190)에서의 냉매 배출이 완료되면, 상기 제 1,2 피스톤(110,120)의 위치는 도 7의 상태에 있게 된다.
이와 같은 작용에 의하여, 상기 제 1 피스톤(110)의 내부유로로 유입된 냉매는 상기 제 2 압축실(195)에서 1차 압축되고, 상기 제 1 압축실(190)에서 2차 압축될 수 있다. 결국, 냉매의 2단 압축이 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 상기 제 2 압축실(195)의 체적은, 상기 제 1 압축실(190)의 체적보다 크게 형성된다. 달리 말하면, 상기 제 2 피스톤(120)의 행정(stroke)는, 상기 제 1 피스톤(110)의 행정(stroke)보다 크게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 상기 제 2 압축실(195)에서의 1단 압축 후, 상기 제 1 압축실(190)에서의 2단 압축이 효과적으로 이루어질 수 있다.
100 : 무빙 어셈블리 110 : 제 1 피스톤
120 : 제 2 피스톤 130 : 제 1 스프링
135 : 제 2 스프링 140 : 제 1 흡입밸브
145 : 제 2 흡입밸브 150 : 제 1 스프링장착부
155 : 제 2 스프링장착부 160 : 제 3 스프링장착부
170 : 서포터 180 : 커버
200 : 실린더 210 : 토출 밸브

Claims (17)

  1. 토출밸브가 결합되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에 왕복운동 가능하게 구비되는 제 1 피스톤;
    상기 제 1 피스톤의 내부에 왕복운동 가능하게 구비되는 제 2 피스톤;
    상기 토출밸브와 상기 제 1 피스톤의 사이에 형성되는 제 1 압축실; 및
    상기 제 1 피스톤의 일면과, 상기 제 2 피스톤의 사이에 형성되는 제 2 압축실이 포함되며,
    상기 제 1 피스톤 및 상기 제 2 피스톤은 서로 반대방향으로 운동하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤에는,
    제 1 내부유로를 형성하며, 흡입공을 형성하는 제 1 피스톤 본체; 및
    상기 제 1 피스톤 본체의 일면에 구비되며, 상기 제 2 압축실의 냉매를 상기 제 1 압축실로 가이드 하는 제 1 흡입밸브가 포함되는 리니어 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 피스톤에는,
    제 2 내부유로를 가지는 제 2 피스톤 본체; 및
    상기 제 2 피스톤 본체의 일면에 구비되며, 상기 제 2 내부유로의 냉매를 상기 제 2 압축실로 가이드 하는 제 2 흡입밸브가 포함되는 리니어 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 피스톤에 결합되는 스프링이 더 포함되는 리니어 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스프링은 복수 개가 구비되며, 상기 복수 개의 스프링에는,
    상기 제 2 피스톤의 냉매 배출측에 구비되는 제 1 스프링; 및
    상기 제 2 피스톤의 냉매 흡입측에 구비되는 제 2 스프링이 포함되는 리니어 압축기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 스프링에는, 코일 스프링이 포함되는 리니어 압축기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링의 일측을 지지하며, 상기 제 1 피스톤의 내면에 설치되는 제 1 스프링 장착부가 더 포함되는 리니어 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링의 타측을 지지하며, 상기 제 2 피스톤의 일면에 결합되는 제 2 스프링 장착부가 더 포함되는 리니어 압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 스프링의 일측을 지지하며, 상기 제 2 피스톤의 타면에 결합되는 제 3 스프링 장착부가 더 포함되는 리니어 압축기.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 스프링을 지지하며, 상기 제 1 피스톤의 내부로 냉매를 유입시키는 연통부가 구비되는 커버; 및
    상기 커버 및 상기 제 1 피스톤에 결합되는 서포터가 더 포함되는 리니어 압축기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링장착부에는,
    냉매의 유동을 가이드 하는 제 1 장착본체; 및
    상기 제 1 장착본체의 테두리부로부터 돌출되어 상기 제 1 피스톤의 내면에 지지되는 피스톤지지부가 포함되는 리니어 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 피스톤의 내주면으로부터 반경 방향으로 연장되며, 상기 피스톤지지부의 일면을 지지하는 단턱부가 더 포함되며,
    상기 단턱부에 의하여, 상기 제 1 장착본체는 상기 제 1 피스톤으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 스프링 장착부에는,
    냉매의 유동을 가이드 하는 관통부가 형성되는 제 2 장착본체; 및
    상기 제 2 장착본체로부터 돌출되어 상기 제 1 스프링을 지지하는 스프링지지부가 포함되는 리니어 압축기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 스프링장착부에는,
    상기 제 2 장착본체의 일면에서 반경방향으로 연장되며, 상기 제 2 흡입밸브를 가압하여, 상기 제 2 흡입밸브가 상기 제 2 피스톤의 밸브 장착부에 장착되도록 하는 밸브 누름부가 더 포함되는 리니어 압축기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    구동력을 발생시키는 모터가 더 포함되며,
    상기 모터에 입력되는 전압의 주파수는,
    상기 실린더와 상기 제 1 피스톤가 서로 반대위상 거동을 할 수 있도록, 미리 설정된 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 실린더와 상기 제 2 피스톤은 서로 동일한 위상 거동을 할 수 있도록, 미리 설정된 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
  17. 토출밸브가 결합되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에 이동 가능하게 구비되는 제 1 피스톤;
    상기 제 1 피스톤의 내부에 이동 가능하게 구비되는 제 2 피스톤;
    상기 토출밸브와 상기 제 1 피스톤의 사이에 형성되는 제 1 압축실; 및
    상기 제 1 피스톤의 내부에 형성되는 제 2 압축실이 포함되고,
    상기 제 1 피스톤이 일방향으로 이동하고, 상기 제 2 피스톤이 타방향으로 이동하는 과정에서, 상기 제 2 압축실의 냉매는 상기 제 1 압축실로 흡입되고,
    상기 제 1 피스톤이 상기 타방향으로 이동하고, 상기 제 2 피스톤이 상기 일방향으로 이동하는 과정에서, 상기 제 1 압축실의 냉매는 외부로 토출되고, 상기 제 2 압축실로 냉매의 흡입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
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