KR20170124911A - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 리니어 압축기는, 쉘; 상기 쉘의 양측을 커버하는 제 1 쉘 커버 및 제 2 쉘 커버; 상기 쉘 내에서 냉매를 압축하기 위한 압축기 본체; 상기 압축기의 본체의 축 방향으로 상기 쉘을 이등분할 때, 이등분 선의 일측에 위치되며 냉매가 흡입되기 위한 흡입 파이프; 상기 이등분 선의 다른 일측에 위치되며 상기 압축기 본체에 의해서 압축된 냉매가 토출되기 위한 토출 파이프; 및 상기 이등분 선의 다른 일측에 위치되며, 상기 쉘 내부로 보충을 위한 냉매를 주입하기 위한 프로세스 파이프를 포함한다.

Description

리니어 압축기{linear compressor}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
냉각 시스템이란, 냉매를 순환하여 냉기를 발생시키는 시스템으로서, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 반복하여 수행한다. 이를 위하여, 상기 냉각 시스템에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함된다. 그리고, 상기 냉각 시스템은, 가전제품으로서 냉장고 또는 에어컨에 설치될 수 있다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 상기 가전제품 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.
선행문헌인 한국공개특허공보 제10-2016-0000300호(공개일 2016.01.04.)에는 리니어 압축기가 개시된다.
상기 선행문헌의 리니어 압축기에는, 실린더와 피스톤 사이 공간에 냉매 가스를 공급하여 베어링 기능을 수행하는, 가스 베어링 기술이 개시된다. 상기 냉매가스는, 상기 실린더의 노즐을 통하여 상기 피스톤의 외주면 측으로 유동하여 왕복운동 하는 피스톤에 대한 베어링 작용을 수행한다.
상기 실린더에는 냉매가 유입되는 가스 유입구 및 냉매가 토출되는 노즐부가 구비된다. 그리고, 상기 노즐이 이물에 의해서 막히는 현상이 방지되기 위하여, 냉매가 상기 가스 유입구로 유동하기 전에 필터장치에 의해서 필터링된다.
선행문헌과 같은 가스 베어링 기술을 채용한 리니어 압축기를 이용한 냉매 사이클에서 냉매량이 부족한 경우, 상기 리니어 압축기로 냉매를 보충할 필요가 있다. 그런데, 상기 리니어 압축기 내로 보충될 냉매에 오일(유분)이 포함되는 경우, 오일이 냉매와 분리되지 않은 경우에는 오일이 냉매와 함께 상기 압축 공간으로 흡입되어 압축 과정을 거친 후, 상기 실린더의 노즐 측으로 유동하게 되고, 이 경우 오일이 노즐을 막게 된다.
이 경우, 냉매 가스가 피스톤 외주면 측으로 원활히 공급되지 않아, 상기 실린더와 피스톤의 마찰이 증가되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 보충을 위한 냉매의 주입 시 냉매가 오일(유분)과 분리될 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 냉매의 보충을 위하여 냉매가 주입될 때 냉매와 함께 주입된 오일이 실린더 내부로 유입되는 것이 방지되는 리니어 압축기를 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리니어 압축기는, 쉘; 상기 쉘의 양측을 커버하는 제 1 쉘 커버 및 제 2 쉘 커버; 상기 쉘 내에서 냉매를 압축하기 위한 압축기 본체; 상기 압축기의 본체의 축 방향으로 상기 쉘을 이등분하는 기준선을 기준으로 상기 기준선의 일측에 위치되며 냉매가 흡입되기 위한 흡입 파이프; 상기 기준선의 다른 일측에 위치되며 상기 압축기 본체에 의해서 압축된 냉매가 토출되기 위한 토출 파이프; 및 상기 기준선의 다른 일측에 위치되며, 상기 쉘 내부로 보충을 위한 냉매를 주입하기 위한 프로세스 파이프를 포함한다.
상기 기준선의 일측에 상기 제 1 쉘 커버가 배치되고, 상기 기준선의 다른 일측에 상기 제 2 쉘 커버가 배치되며, 상기 프로세스 파이프는 상기 토출 파이프 보다 상기 제 2 쉘 커버에 가깝게 위치될 수 있다.
상기 토출 파이프 및 상기 프로세스 파이프는 상기 쉘에 설치되며, 상기 쉘에서 상기 토출 파이프의 설치 높이와 상기 프로세서 파이프의 설치 높이는 다를 수 있다.
상기 제 2 쉘 커버는 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 압축기 본체를 지지하는 지지장치와, 상기 쉘에 구비되며, 상기 지지장치가 고정되는 고정 브라켓을 더 포함하고, 상기 고정 브라켓은, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 프로세스 파이프를 상기 쉘 또는 제 2 쉘 커버에 연결시키며, 내경이 상기 프로세스 파이프의 내경 보다 작은 분리관을 더 포함할 수 있다.
상기 프로세스 파이프는 상기 쉘 또는 제 2 쉘 커버에 연결될 수 있으며, 상기 쉘 내부에서 상기 쉘 또는 제 2 쉘 커버를 관통하여 냉매와 오일의 분리를 위한 분리관이 상기 프로세스 파이프 내부에 삽입될 수 있다.
상기 프로세스 파이프를 통해 공급된 냉매와 냉매에 포함된 오일을 분리시키기 위한 분리기구를 더 포함할 수 있다.
상기 분리기구는, 상기 프로세프 파이프를 통해 상기 압축기 케이싱 내부로 주입된 냉매와 오일의 유로를 형성하는 배리어를 포함할 수 있다.
상기 배리어는 상기 유로를 유동한 냉매가 통과하기 위한 배리어 개구를 포함할 수 있다. 상기 배리어 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구의 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상기 분리기구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 상기 압축기 케이싱 내부로 유입된 냉매의 유동을 위한 제 1 유로를 형성하는 제 1 배리어와, 상기 제 1 배리어와 함께 상기 제 1 유로를 지난 냉매의 유동을 위한 제 2 유로를 형성하는 제 2 배리어를 포함할 수 있다.
상기 제 1 배리어는 제 1 개구를 포함하고, 상기 제 2 배리어는 제 2 개구를 포함할 수 있다.
상기 제 1 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구와 중첩되지 않도록 배치되고, 상기 제 2 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구 및 상기 제 1 개구와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상기 제 1 개구의 적어도 일부는 제 2 개의 일부와 마주보지 않도록 배치된다.
다른 측면에 따른 리니어 압축기는, 압축기 케이싱; 상기 압축기 케이싱 내에 수용되며, 냉매를 압축하기 위한 압축기 본체; 상기 압축기 본체로 냉매를 공급하기 위한 흡입 파이프; 상기 압축기 본체에 의해서 압축된 냉매가 토출되기 위한 토출 파이프; 상기 압축기 케이싱 내부로 보충을 위한 냉매를 주입하기 위한 프로세스 파이프; 및 상기 프로세스 파이프를 통해 주입되는 냉매와 냉매에 포함된 오일을 분리시키기 위한 분리기구를 포함한다.
상기 분리기구는, 상기 압축기 케이싱 내부에 위치되는 저항체를 포함하고, 상기 저항체는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구의 적어도 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기 프로세스 파이프의 공급 개구와 상기 저항체에 의해서 형성되는 공급 유로의 직경은 상기 프로세스 파이프의 내경 보다 작다.
상기 압축기 케이싱은, 원통 형상의 쉘을 더 포함하고, 상기 저항체는 상기 쉘의 일측을 커버하는 쉘 커버이다.
상기 저항체로서 작용하는 쉘 커버는 제 2 쉘 커버이고, 상기 쉘의 다른 일측을 커버하는 제 1 쉘 커버를 더 포함하며, 상기 흡입 파이프는 상기 제 1 쉘 커버 또는 상기 쉘에서 상기 제 2 쉘 커버 보다 제 1 쉘 커버에 인접하게 위치될 수 있다.
상기 압축기 본체를 지지하는 지지장치를 더 포함하며, 상기 저항체는, 상기 압축기 케이싱에 구비되어 상기 지지장치가 고정되는 고정 브라켓이다.
상기 분리기구는, 상기 프로세프 파이프를 통해 상기 압축기 케이싱 내부로 주입된 냉매와 오일의 유로를 형성하는 배리어를 포함할 수 있다.
상기 배리어는 상기 유로를 유동한 냉매가 통과하기 위한 배리어 개구를 포함하고, 상기 배리어 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구의 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상기 분리기구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 상기 압축기 케이싱 내부로 유입된 냉매의 유동을 위한 제 1 유로를 형성하는 제 1 배리어와, 상기 제 1 배리어와 함께 상기 제 1 유로를 지난 냉매의 유동을 위한 제 2 유로를 형성하는 제 2 배리어를 포함할 수 있다.
상기 제 1 배리어는 제 1 개구를 포함하고, 상기 제 2 배리어는 제 2 개구를 포함할 수 있다.
상기 제 1 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구와 중첩되지 않도록 배치되고, 상기 제 2 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구 및 상기 제 1 개구와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
상기 제 1 개구의 적어도 일부는 제 2 개의 일부와 마주보지 않도록 배치될 수 있다.
상기 분리기구는, 상기 프로세스 파이프를 상기 압축기 케이싱에 연결시키며, 내경이 상기 프로세스 파이프의 내경 보다 작은 분리관을 포함할 수 있다.
상기 프로세스 파이프는 상기 압축기 케이싱에 연결되며, 상기 분리기구는, 상기 압축기 케이싱의 내부에서 상기 압축기 케이싱을 관통하여 상기 프로세스 파이프 내부에 삽입되는 분리관을 포함할 수 있다.
제안되는 본 발명에 의하면, 흡입 파이프가 제 1 쉘 커버에 배치되거나 인접하게 위치되고 토출 파이프가 제 2 쉘 커버에 위치되며, 냉매 주입을 위한 프로세스 파이프가 토출 파이프와 인접하게 위치됨에 따라서, 쉘 내부로 주입된 냉매에 오일이 포함되어 있더라도 오일이 피스톤 내부로 흡입되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 프로세스 파이프에 의해서 냉매가 쉘 내부로 주입되는 과정에서 저항체가 냉매의 유동저항으로 작용하므로, 냉매의 압력이 감소하여 액 냉매의 기화가 이루어질 수 있고, 이 과정에서, 냉매에 포함된 오일이 분리될 수 있다. 따라서, 오일이 분리된 냉매 만이 피스톤의 내부로 흡입됨에 따라서 오일에 의해서 실린더 노즐이 막히는 것이 방지될 수 있다.
또한, 냉매에서 분리된 오일은 분리기구에 달라붙게 되므로, 오일이 피스톤 내부로 흡입되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 토출 파이프와 상기 프로세스 파이프가 서로 다른 높이에서, 상기 쉘의 외주면에 결합됨으로써, 작업 편의성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도.
도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 프로세스 파이프와 제 2 쉘 커버의 배치 관계를 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 냉매와 오일의 분리를 위한 분리관을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 냉매와 오일의 분리를 위한 분리관을 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 냉매와 오일의 분리를 위한 배리어를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 냉매와 오일의 분리를 위한 배리어를 보여주는 도면.
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 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(10)는, 쉘(101) 및 상기 쉘(101)에 결합되는 쉘 커버(102,103)를 포함할 수 있다. 넓은 의미에서, 상기 쉘 커버(102, 103)는 상기 쉘(101)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.
따라서, 상기 쉘(101) 및 쉘 커버(102, 103)를 통칭하여 압축기 케이싱이라 이름할 수 있다.
상기 쉘(101)의 하측에는, 레그(50)가 결합될 수 있다. 상기 레그(50)는, 상기 리니어 압축기(10)가 설치되는 제품의 베이스에 결합될 수 있다. 일 예로, 상기 제품은 냉장고를 포함할 수 있으며, 상기 베이스는, 상기 냉장고의 기계실 베이스를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제품은 공기조화기의 실외기를 포함하며, 상기 베이스에는, 상기 실외기의 베이스를 포함할 수 있다.
상기 쉘(101)은 대략 원통 형상을 가지며, 가로방향으로 누워져 있도록 배치되거나 또는 축방향으로 누워 있도록 배치될 수 있다. 도 1을 기준으로, 상기 쉘(101)은 가로 방향으로 길게 연장되며, 반경 방향으로는 다소 낮은 높이를 가질 수 있다. 즉, 상기 리니어 압축기(10)는 낮은 높이를 가질 수 있으므로, 상기 리니어 압축기(10)가 냉장고의 기계실 베이스에 설치될 때, 상기 기계실의 높이를 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.
상기 쉘(101)의 외면에는, 터미널(108)이 설치될 수 있다. 상기 터미널(108)은 외부 전원을 리니어 압축기(10)의 모터(140, 도 3 참조)에 전달할 수 있다. 상기 터미널(108)은 코일(141c, 도 3 참조)의 리드선에 연결될 수 있다.
상기 터미널(108)의 외측에는, 브라켓(109)이 설치된다. 상기 브라켓(109)은 상기 터미널(108)을 둘러싸는 다수의 브라켓을 포함할 수 있다. 상기 브라켓(109)은 외부의 충격등으로부터 상기 터미널(108)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 쉘(101)의 양측부는 개구되도록 구성된다. 개구된 쉘(101)의 양측부에는, 상기 쉘 커버(102, 103)가 결합될 수 있다. 상세히, 상기 쉘 커버(102,103)는, 상기 쉘(101)의 개구된 일측부에 결합되는 제 1 쉘 커버(102) 및 상기 쉘(101)의 개구된 타측부에 결합되는 제 2 쉘 커버(103)를 포함할 수 있다. 상기 쉘 커버(102,103)에 의하여, 상기 쉘(101)의 내부공간은 밀폐될 수 있다.
도 1을 기준으로, 상기 제 1 쉘 커버(102)는 상기 리니어 압축기(10)의 우측부에 위치되며, 상기 제 2 쉘 커버(103)는 상기 리니어 압축기(10)의 좌측부에 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 1,2 쉘 커버(102,103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)는, 상기 쉘(101) 또는 쉘 커버(102,103)에 구비되어, 냉매를 흡입, 토출 또는 주입시킬 수 있는 다수의 파이프(104,105,106)를 더 포함할 수 있다.
상기 다수의 파이프(104,105,106)는, 냉매가 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입되도록 하는 흡입 파이프(104)와, 압축된 냉매가 상기 리니어 압축기(10)로부터 배출되도록 하는 토출 파이프(105) 및 냉매를 상기 리니어 압축기(10)에 보충하기 위한 프로세스 파이프(106)를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 제 1 쉘 커버(102)에 결합될 수 있다. 냉매는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 축방향을 따라 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입될 수 있다. 물론, 상기 흡입 파이프(104)가 상기 제 1 쉘 커버(102)에 인접한 위치에 상기 쉘(101)에 결합되는 것도 가능하다.
상기 흡입 파이프(104)는 상기 제 1 쉘 커버(102)에 결합된 상태에서 적어도 일부가 상방으로 절곡될 수 있다. 이는, 상기 리니어 압축기(10)가 냉장고에 적용될 때, 냉장고의 기계실 내에서 파이프 들의 연결 작업이 용이하도록 하기 위함이다.
상기 토출 파이프(105)는 상기 쉘(101)에 결합될 수 있다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 축방향으로 유동하면서, 압축될 수 있다. 그리고, 상기 압축된 냉매는 상기 토출 파이프(105)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 토출 파이프(105)는 상기 제 1 쉘 커버(102)보다 상기 제 2 쉘 커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 상기 프로세스 파이프(106)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 리니어 압축기(10)는, 압축기 본체(100)와, 상기 압축기 본체(100)를 상기 쉘(101) 및 쉘 커버(102,103) 중 하나 이상에 대해서 지지하는 다수의 지지장치(200, 300)를 더 포함할 수 있다.
상기 압축기 본체(100)는, 상기 쉘(101)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선 운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 모터(140)를 포함할 수 있다. 상기 모터(140)가 구동하면, 상기 피스톤(130)은 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
상기 압축기 본체(100)는, 상기 피스톤(130)에 결합되며 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매로부터 발생되는 소음을 저감하기 위한 흡입 머플러(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 흡입 머플러(150)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 일례로, 냉매가 상기 흡입 머플러(150)를 통과하는 과정에서, 냉매의 유동소음이 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(150)는, 다수의 머플러(151,152,153)를 포함할 수 있다. 상기 다수의 머플러(151,152,153)는, 서로 결합되는 제 1 머플러(151), 제 2 머플러(152) 및 제 3 머플러(153)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 머플러(151)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되며, 상기 제 2 머플러(152)는 상기 제 1 머플러(151)의 후측에 결합된다. 그리고, 상기 제 3 머플러(153)는 상기 제 2 머플러(152)를 내부에 수용하며, 상기 제 1 머플러(151)의 후방으로 연장될 수 있다. 냉매의 유동방향 관점에서, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 제 3 머플러(153), 제 2 머플러(152) 및 제 1 머플러(151)를 차례로 통과할 수 있다. 이 과정에서, 냉매의 유동소음은 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(150)는, 머플러 필터(155)를 더 포함할 수 있다. 상기 머플러 필터(155)는 상기 제 1 머플러(151)와 상기 제 2 머플러(152)가 결합되는 경계면에 위치될 수 있다. 일례로, 상기 머플러 필터(155)는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 머플러 필터(155)의 외주부는 상기 제 1,2 머플러(151,152)의 사이에 지지될 수 있다.
방향을 정의한다.
"축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 4에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입 파이프(104)로부터 압축 공간(P)을 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대 방향을 "후방"이라 정의한다.
반면에, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 4의 세로 방향으로 이해될 수 있다.
"상기 압축기 본체의 축"이라 함은, 상기 피스톤(130)의 축 방향 중심선을 의미한다.
상기 피스톤(130)은, 대략 원통 형상으로 형성되는 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지부(132)를 포함할 수 있다. 상기 피스톤 본체(131)는 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 운동하며, 상기 피스톤 플랜지부(132)는 상기 실린더(120)의 외측에서 왕복 운동할 수 있다.
상기 실린더(120)는, 상기 제 1 머플러(151)의 적어도 일부분 및 상기 피스톤 본체(131)의 적어도 일부분을 수용할 수 있다.
상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(133)이 형성되며, 상기 흡입공(133)의 전방에는 상기 흡입공(133)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공된다. 상기 흡입 밸브(135)의 대략 중심부에는, 소정의 체결부재가 결합되는 체결공이 형성된다.
상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(160a)을 형성하는 토출커버(160) 및 상기 토출커버(160)에 결합되며 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(161,163)가 제공된다. 상기 토출공간(160a)은 토출커버(160)의 내부 벽에 의하여 구획되는 다수의 공간부를 포함할 수 있다. 상기 다수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통될 수 있다.
상기 토출밸브 어셈블리(161,163)는, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출커버(160)의 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(161) 및 상기 토출 밸브(161)와 토출커버(160)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링 조립체(163)를 포함할 수 있다.
상기 스프링 조립체(163)는, 밸브 스프링(163a) 및 상기 밸브 스프링(163a)을 상기 토출커버(160)에 지지하기 위한 스프링 지지부(163b)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 밸브 스프링(163a)은, 판 스프링을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 스프링 지지부(163b)는 사출 공정에 의하여 상기 밸브 스프링(163a)에 일체로 사출 성형될 수 있다.
상기 토출 밸브(161)는 상기 밸브 스프링(163a)에 결합되며, 상기 토출 밸브(161)의 후방부 또는 후면은 상기 실린더(120)의 전면에 지지 가능하도록 위치된다. 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면에 지지되면 상기 압축 공간(P)은 밀폐된 상태를 유지하며, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면으로부터 이격되면 상기 압축 공간(P)은 개방되어, 상기 압축 공간(P) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.
상기 압축 공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간이다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축 공간(P)의 일측에 제공되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축 공간(P)의 타측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대측에 제공될 수 있다.
상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축 공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 상기 압축 공간(P)의 냉매가 압축된다.
한편, 상기 압축 공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(163a)이 전방으로 변형하면서 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축 공간(P)으로부터 토출되어, 토출커버(160)의 토출공간으로 배출된다. 상기 냉매의 배출이 완료되면, 상기 밸브 스프링(163a)은 상기 토출 밸브(161)에 복원력을 제공하여, 상기 토출 밸브(161)가 닫혀지도록 한다.
상기 압축기 본체(100)는, 상기 토출 커버(160)에 결합되며 상기 토출 커버(160)의 토출공간(160a)을 유동한 냉매를 배출시키는 커버 파이프(162a)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 커버 파이프(162a)는 금속재질로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 압축기 본체(100)는, 상기 커버 파이프(162a)에 결합되며, 상기 커버 파이프(162a)를 유동하는 냉매를 상기 토출 파이프(105)로 전달하는 루프 파이프(162b)를 더 포함할 수 있다. 상기 루프 파이프(162b)의 일측부는 상기 커버파이프(162a)에 결합되며, 타측부는 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다.
상기 루프 파이프(162b)는 플렉서블한 재질로 구성된다. 상기 루프 파이프(162b)는 상기 커버 파이프(162a)로부터 상기 쉘(101)의 내주면을 따라 라운드지게 연장되어, 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 루프 파이프(162b)는 감겨진 형태로 배치될 수 있다.
상기 압축기 본체(100)는, 프레임(110)을 더 포함할 수 있다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성이다. 일례로, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 압입(壓入, press fitting)될 수 있다.
상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다. 즉, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 수용되도록 위치될 수 있다. 그리고, 상기 토출커버(160)는 체결부재에 의하여 상기 프레임(110)의 전면에 결합될 수 있다.
상기 프레임(110)에는 상기 토출 밸브(161)에 의해서 배출된 냉매를 유동하기 위한 가스 홀(114)이 형성된다. 상기 실린더(120)에는, 상기 가스 홀(114)을 통하여 유동한 가스 냉매가 유입되는 가스유입부(126)가 형성된다.
상기 가스유입부(126)는 상기 실린더(120)의 외주면으로부터 반경 방향 내측으로 함몰될 수 있다. 그리고, 상기 가스유입부(126)는 축 방향 중심선을 기준으로, 상기 실린더(120)의 외주면을 따라 원형의 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
상기 실린더(120)는, 상기 가스유입부(126)로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐(125)을 포함할 수 있다. 상기 실린더 노즐(125)은, 상기 실린더(120)의 내주면까지 연장될 수 있다.
상기 실린더 노즐(125)를 지난 냉매는 상기 실린더(120)의 내주면과, 상기 피스톤 본체(131)의 외주면 사이 공간으로 유입된다.
상기 실린더 노즐(125)을 통하여 상기 피스톤 본체(131)의 외주면측으로 유동한 가스 냉매는, 상기 피스톤(130)에 부상력을 제공하여, 상기 피스톤(130)에 대한 가스 베어링의 기능을 수행한다.
상기 압축기 본체(100)는, 모터(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 모터(140)는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(141)와, 상기 아우터 스테이터(141)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(148) 및 상기 아우터 스테이터(141)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(146)을 포함할 수 있다.
상기 영구자석(146)은, 상기 아우터 스테이터(141) 및 이너 스테이터(148)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(146)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 영구자석(146)은 마그넷 프레임(138)에 설치될 수 있다. 상기 마그넷 프레임(138)은 대략 원통 형상을 가지며, 상기 아우터 스테이터(141)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 삽입되도록 배치될 수 있다.
상세히, 도 4의 단면도를 기준으로, 상기 마그넷 프레임(138)은 상기 피스톤 플랜지부(132)에 결합되어 외측 반경방향으로 연장되며 전방으로 절곡될 수 있다. 상기 영구자석(146)은 상기 마그넷 프레임(138)의 전방부에 설치될 수 있다. 상기 영구자석(146)이 왕복 운동할 때, 상기 피스톤(130)은 상기 영구자석(146)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
상기 아우터 스테이터(141)는, 코일 권선체(141b,141c,141d) 및 스테이터 코어(141a)를 포함할 수 있다. 상기 코일 권선체(141b,141c,141d)는, 보빈(141b) 및 상기 보빈(141b)의 원주 방향으로 권선된 코일(141c)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 코일 권선체(141b,141c,141d)는, 상기 코일(141c)에 연결되는 전원선이 상기 아우터 스테이터(141)의 외부로 인출 또는 노출되도록 가이드 하는 단자부(141d)를 더 포함할 수 있다.
상기 스테이터 코어(141a)는, 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성된 다수의 코어 블럭을 포함할 수 있다. 상기 다수의 코어 블럭은, 상기 코일 권선체(141b,141c)의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 아우터 스테이터(141)의 일측에는 스테이터 커버(149)가 제공된다. 즉, 상기 아우터 스테이터(141)의 일측부는 상기 프레임(110)에 의하여 지지되며, 타측부는 상기 스테이터 커버(149)에 의하여 지지될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)는, 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임(110)을 체결하기 위한 커버 체결부재(149a)를 더 포함할 수 있다. 상기 커버 체결부재(149a)는, 상기 스테이터 커버(149)를 관통하여 상기 프레임(110)을 향하여 전방으로 연장되며, 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다.
상기 이너 스테이터(148)는 상기 프레임(110)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(148)는 복수 개의 라미네이션이 상기 프레임(110)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.
상기 압축기 본체(100)는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(137)를 더 포함할 수 있다. 상기 서포터(137)는 상기 피스톤(130)의 후측에 결합되며, 내측에는, 상기 머플러(150)가 관통하도록 배치될 수 있다. 상기 피스톤 플랜지부(132), 마그넷 프레임(138) 및 상기 서포터(137)는 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.
상기 서포터(137)에는, 밸런스 웨이트(179)가 결합될 수 있다. 상기 밸런스 웨이트(179)의 중량은, 압축기 본체(100)의 운전주파수 범위에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 압축기 본체(100)는, 상기 스테이터 커버(149)에 결합되어 후방으로 연장되는 백 커버(170)를 더 포함할 수 있다.
상세히, 상기 백 커버(170)는 제한적이지는 않으나 3개의 지지레그를 포함하며, 상기 3개의 지지레그는 상기 스테이터 커버(149)의 후면에 결합될 수 있다. 상기 3개의 지지레그와, 상기 스테이터 커버(149)의 후면 사이에는, 스페이서(181)가 개재될 수 있다. 상기 스페이서(181)의 두께를 조절하는 것에 의하여, 상기 스테이터 커버(149)로부터 상기 백 커버(170)의 후단부까지의 거리를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 백 커버(170)는 상기 서포터(137)에 스프링 지지될 수 있다.
상기 압축기 본체(100)는, 상기 백 커버(170)에 결합되어 상기 머플러(150)로의 냉매 유입을 가이드 하는 유입 가이드부(156)를 더 포함할 수 있다. 상기 유입 가이드부(156)의 적어도 일부분은 상기 흡입 머플러(150)의 내측에 삽입될 수 있다.
상기 압축기 본체(100)는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 공진 스프링(176a,176b)을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 공진 스프링(176a,176b)은, 상기 서포터(137)와 스테이터 커버(149)의 사이에 지지되는 제 1 공진스프링(176a) 및 상기 서포터(137)와 백 커버(170)의 사이에 지지되는 제 2 공진스프링(176b)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 공진 스프링(176a,176b)의 작용에 의하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부에서 왕복 운동하는 피스톤의 안정적인 움직임이 수행되며, 상기 피스톤의 움직임에 따른 진동 또는 소음 발생을 줄일 수 있다.
상기 압축기 본체(100)는, 상기 프레임(110)과 상기 프레임(110) 주변의 부품간의 결합력을 증대하기 위한 다수의 실링부재(127,128)를 더 포함할 수 있다.
상세히, 상기 다수의 실링부재(127,128)는, 상기 프레임(110)과 상기 토출커버(160)가 결합되는 부분에 구비되는 제 1 실링부재(127)를 포함할 수 있다. 상기 다수의 실링부재(127,128)는, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)가 결합되는 부분에 구비되는 제 2 실링부재(128)를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 실링부재(127,128)는 링 형상을 가질 수 있다.
상기 다수의 지지장치(200, 300)는 상기 압축기 본체(100)의 일측에 결합되는 제 1 지지장치(200)와, 상기 압축기 본체(100)의 다른 일측에 결합되는 제 2 지지장치(300)를 포함한다.
상기 다수의 지지장치(200, 300) 들에 의해서 상기 압축기 본체(100)의 축 방향 진동 및 반경 방향 진동이 흡수되어 상기 압축기 본체(100)가 상기 쉘(101) 또는 쉘 커버(102, 103)에 직접 충돌하는 것이 방지될 수 있다.
제한적이지는 않으나, 상기 제 1 지지장치(200)는 제 1 쉘 커버(102)에 고정될 수 있고, 상기 제 2 지지장치(300)는 상기 제 2 쉘 커버와 인접한 위치에서 상기 쉘(101)의 내주면에 결합되는 고정 브라켓(101a)에 고정될 수 있다.
한편, 상기 프로세스 파이프(106)는 상기 쉘(101)의 외주면에 결합될 수 있다. 작업자는 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 냉매를 주입할 수 있다. 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 주입되는 냉매는 액 냉매일 수 있다.
상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 냉매가 주입될 때, 냉매를 주입하기 위한 주입기의 내부에 존재하는 오일 및/또는 냉각 시스템에 존재하는 작동 오일이 냉매와 함께 주입될 수 있다.
상기 쉘(101) 내부로 상기 냉매와 함께 오일(유분)이 주입되더라도, 상기 쉘(101) 내부로 주입된 오일이 상기 피스톤(130) 내부로 유입되는 것이 방지되도록, 상기 프로세스 파이프(106)는 상기 토출 파이프(105)와 인접하게 위치될 수 있다.
상기 프로세스 파이프(106)는 상기 제 1 쉘 커버(102)보다 상기 제 2 쉘 커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.
즉, 본 발명에서 상기 흡입 파이프(104)는, 상기 압축기의 본체(100)의 축 방향으로 상기 쉘(101)을 이등분하는 기준선을 기준으로 상기 기준선의 일측에 위치되고, 상기 토출 파이프(105) 및 상기 프로세스 파이프(106)는 상기 기준선의 다른 일측에 위치된다.
상기 프로세스 파이프(106)는 상기 토출 파이프(105) 보다 상기 제 2 쉘 커버(103)에 인접하게 위치될 수 있다.
상기 흡입 파이프(104)와 상기 토출 파이프(105) 사이 영역에는 상기 토출커버(160), 프레임(110), 모터(140), 스테이터 커버(149), 백 커버(170) 등이 존재한다.
본 발명에서 상기 프로세스 파이프(106)가 상기 토출 파이프(105)와 인접하게 되면, 상기 프로세스 파이프(105)를 통하여 주입된 냉매는 상기 쉘(101)의 내주면과 상기 압축기 본체(100) 사이 공간을 유동한 후에 상기 흡입 머플러(150) 내로 흡입된다.
본 발명의 경우, 상기 쉘(100) 내부로 주입된 오일이 상기 흡입 머플러(150)로 유동할 때까지의 경로 상에 토출커버(160), 프레임(110), 모터(140), 스테이터 커버(149), 백 커버(170) 등이 존재하므로, 주입된 오일이 토출커버(160), 프레임(110), 모터(140), 스테이터 커버(149), 백 커버(170) 등 중 하나 이상에 달라붙게 되어 오일이 상기 흡입 머플러(150) 내부로 흡입되는 것이 방지될 수 있다.
상기 쉘(101) 내에서 오일이 상기 압축기 본체(100)를 구성하는 각종 부품의 외면에 달라붙게 되어도 가스 베어링 역할에는 전혀 영향이 없다.
상기 프로세스 파이프(106)는 상기 토출 파이프(105)와의 간섭을 피하기 위하여, 상기 토출 파이프(105)와 다른 높이에서 상기 쉘(101)에 결합될 수 있다. 상기 높이라 함은, 상기 레그(50)로부터의 수직방향(또는 반경방향)으로의 거리로서 이해된다. 상기 토출 파이프(105)와 상기 프로세스 파이프(106)가 서로 다른 높이에서, 상기 쉘(101)의 외주면에 결합됨으로써, 작업 편의성이 향상될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 프로세스 파이프와 제 2 쉘 커버의 배치 관계를 보여주는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 상기 쉘(101)에 연결된 상기 프로세스 파이프(106)의 공급 개구(106a)를 통하여 상기 쉘(101) 내부로 냉매가 주입될 때, 냉매에 오일이 포함된 경우, 냉매와 오일을 분리시키기 위한 저항체가 상기 쉘(101) 내부에 존재할 수 있다.
구체적으로, 상기 프로세스 파이프(106)가 결합되는 지점에 대응하는 쉘(101)의 내주면에는 상기 제 2 쉘 커버(103)의 적어도 일부분이 인접하게 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 2 쉘 커버(103)의 적어도 일부분은, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 주입된 냉매의 저항으로서 작용할 수 있다. 즉, 상기 제 2 쉘 커버(103)는 냉매의 유동을 제한하기 위한 저항체이다.
상기 제 2 쉘 커버(103)가 냉매의 유동 저항으로 작용하기 위하여 상기 제 2 쉘 커버(103)의 적어도 일부는, 상기 프로세스 파이프(106)에서 냉매가 공급되는 방향으로, 상기 공급 개구(106a)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 2 쉘 커버(103)가 냉매의 저항으로 작용하기 위하여 제 2 쉘 커버(103)와 상기 공급 개구(106)의 최소 거리는 상기 프로세스 파이프의 내경(D1) 보다 작아야 한다.
상기 공급 개구(106a)와 상기 제 2 쉘 커버(103)에 의해서 형성되는 공급 유로의 직경(D2)은 상기 프로세스 파이프의 내경(D1) 보다 작다.
따라서, 냉매의 유로 관점에서, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 유입되는 냉매의 유로의 크기는, 상기 쉘(101)의 내부공간으로 진입하면서 작아지도록 형성된다.
상기 쉘(101) 내부는 진공과 유사한 상태일 수 있다. 그리고, 냉매의 주입 시간을 단축하기 위하여, 상기 리니어 압축기(10)가 기동할 때 냉매를 상기 쉘(101)로 주입할 수 있다.
상기 쉘(101) 내부의 압력이 진공과 유사한 상태이므로, 상기 프로세스 파이프(106)를 통해 액 냉매가 주입되는 과정에서 자연적으로 액 냉매가 기화될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)가 정지된 상태에서는 상기 프로세스 파이프(106)를 통해 액 냉매가 주입되는 과정에서 액 냉매의 일부가 기화되지 않더라도, 상기 쉘(101) 내에서 액 냉매와 오일의 밀도차에 의해서 서로 분리될 수 있다.
그런데, 상기 리니어 압축기(10)가 기동 중에 상기 쉘(101) 내부로 냉매를 주입하는 경우, 만약, 액 냉매가 기화되지 않으면 액 냉매가 오일과 분리되기 전에 바로 상기 흡입 머플러(150)로 유동할 우려가 있다.
따라서, 상기 리니어 압축기(10)가 기동 중에 냉매를 주입할 때, 오일이 상기 흡입 머플러(150) 내로 유동되지 않기 위해서는 액 냉매가 신속하고 완전하게 기화되어 오일과 분리되어야 한다.
본 발명에서는 상기 프로세스 파이프(106)를 통해 액 냉매가 주입될 때, 액 냉매의 기화가 신속하고 완전하게 이루어질 수 있도록, 상기 제 2 쉘 커버(103)가 냉매의 유동 저항으로 작용하도록 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 냉매가 주입되는 과정에서 냉매의 압력이 감소하여 액 냉매의 기화가 완전하게 이루어질 수 있고, 이 과정에서, 냉매에 포함된 오일이 냉매와 분리될 수 있다.
오일과 냉매가 분리되면, 냉매 만이 피스톤(130)으로 흡입될 수 있어, 오일에 의해서 상기 실린더(120)의 실린더 노즐(125)이 막히는 것이 방지될 수 있다.
냉매와 분리된 액상 오일은 상기 쉘(101) 내주면, 상기 제 2 쉘 커버(103)의 외주면 및 상기 압축기 본체(100)의 외주면 중 하나 이상에 달라붙게 된다.
이때, 상기 냉매의 압력이 충분히 감소될 수 있도록, 상기 공급 유로의 직경(D2)은 상기 프로세스 파이프(106)의 직경(D1)의 1/2 이하 일 수 있다.
또한, 상기 공급 유로의 유로 단면적은 상기 프로세스 파이프(106)의 유로 단면적의 50 % 이하일 수 있다. 만약 상기 공급 유로의 유로 단면적이 상기 프로세스 파이프(106)의 유로 단면적의 50%를 초과하는 경우에는 액 냉매가 기화되지 않을 가능성이 있다.
또한, 상기 공급 유로의 유로 단면적은 상기 프로세스 파이프(106)의 유로 단면적의 30% 이상일 수 있다. 만약 상기 공급 유로의 유로 단면적이 상기 프로세스 파이프(106)의 유로 단면적의 30% 미만인 경우에는 액 냉매가 충분히 기화될 수 있으나, 냉매의 주입 시간이 현저히 증가되어 작업 효율이 저하된다.
위의 실시 예에서는 상기 냉매의 저항체로서 제 2 쉘 커버가 사용되었으나, 상기 토출 파이프에 인접한 다양한 부품이 저항체로서 사용될 수 있다. 일 예로 상기 압축기 본체를 지지하는 제 2 지지장치의 고정 브라켓이 저항체로서 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 프로세스 파이프를 보여주는 도면이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시 예와 동일하고 다만 냉매와 오일의 분리를 위한 구조에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 리니어 압축기는, 냉매 주입을 위한 프로세스 파이프(106)와, 상기 프로세스 파이프(106)를 상기 쉘(101) 또는 상기 제 2 쉘 커버(103)에 연결시키며 냉매와 오일을 분리하기 위한 분리관(500)을 포함할 수 있다. 도 7에는 일 예로 상기 분리관(500)이 상기 쉘(101)에 연결된 것이 도시된다.
상기 분리관(500)은 상기 프로세서 파이프(106)와 일체로 형성되는 것도 가능하고, 상기 프로세서 파이프(106)의 단부에 연결되는 것도 가능하다.
상기 분리관(500)의 내경은 상기 프로세스 파이프(106)의 내경 보다 작게 형성될 수 있다. 제한적이지는 않으나, 상기 분리관(500)의 내경은 상기 프로세스 파이프(106)의 내경의 1/2 이하일 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 상기 프로세스 파이프(106)를 유동하는 액 냉매가 상기 분리관(500)을 유동하면서 압력이 감소하여 기화되며 이에 따라 기상 냉매와 액상 오일이 분리될 수 있다.
본 실시 예의 경우에는 냉매가 분리관(500)을 유동하면서 기화되어 기화된 냉매가 상기 쉘(101) 내부로 주입될 수 있다. 그리고, 냉매와 분리된 오일은 상기 쉘(101) 내부의 구성 부품에 달라붙게 된다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 냉매와 오일의 분리를 위한 분리관을 보여주는 도면이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시 예와 동일하고 다만 냉매와 오일의 분리를 위한 구조에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 실시 예의 리니어 압축기는, 냉매 주입을 위한 프로세스 파이프(106)와, 냉매와 오일을 분리하기 위하여 상기 프로세스 파이프(106)에 삽입되는 분리관(510)을 포함할 수 있다.
상기 프로세스 파이프(106)는, 상기 쉘(101) 또는 제 2 쉘 커버(103)에 연결될 수 있다. 상기 분리관(510)은 상기 쉘(101)의 내부에서 상기 쉘(101) 또는 상기 제 2 쉘 커버(103)를 관통하여 상기 프로세스 파이프(106)의 내부에 삽입될 수 있다. 이때, 상기 분리관(510)의 외경은 상기 프로세스 파이프(106)의 내경과 동일하거나 작을 수 있다.
본 실시 예에 의하면, 상기 프로세스 파이프(106)를 유동하는 액 냉매가 상기 분리관(500)을 유동하면서 압력이 감소하여 기화되며 이에 따라 기상 냉매와 액상 오일이 분리될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 냉매와 오일의 분리를 위한 배리어를 보여주는 도면이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시 예와 동일하고 다만 냉매와 오일의 분리 방식에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 실시 예의 리니어 압축기는, 냉매 주입을 위한 프로세서 파이프(106)와, 상기 프로세서 파이프(106)를 통해 상기 쉘(101) 내부로 주입된 냉매와 오일의 유동 경로를 증가시키기 위한 배리어(520)를 포함할 수 있다.
상기 배리어(520)는 상기 쉘(101) 내부로 유동되는 냉매의 유동을 저항하기 위한 저항체로 작용한다.
상기 배리어(520)는 상기 쉘(101) 내주면 또는 상기 제 2 쉘 커버(103)에 고정될 수 있으며, 냉매가 통과할 수 있는 배리어 개구(522)가 구비될 수 있다.
본 실시 예의 경우, 상기 프로세서 파이프(106)를 통해 상기 쉘(101) 내부로 주입된 냉매와 오일이 상기 배리어(520)를 따라 유동하는 과정에서 냉매와 오일의 밀도차에 의해서 냉매와 오일이 분리될 수 있고, 냉매와 분리된 오일은 상기 배리어(520)의 표면에 달라붙게 된다. 즉, 상기 배리어(520)가 냉매의 유동 저항으로 작용하므로, 상기 냉매와 오일이 분리되기 위한 시간이 충분히 확보될 수 있다.
이때, 상기 배리어(520)가 형성하는 영역(또는 유로)으로 냉매와 오일이 유입된 경우, 냉매가 원활히 통과되고 오일이 상기 배리어(520)의 표면에 달라붙도록 상기 배리어 개구(522)는 상기 프로세스 파이프(106)에서 냉매가 공급되는 방향으로 상기 프로세스 파이프(106)의 공급 개구(106a)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 배리어 개구(522)는 상기 프로세서 파이프(106)의 공급 개구(106a) 보다 상기 제 2 쉘 커버(103)에 가깝게 위치될 수 있다.
본 실시 예에 의해서도, 상기 배리어를 따라 오일과 냉매가 유동하는 과정에서 서로 분리되고, 냉매 만이 피스톤으로 유동할 수 있어, 오일이 실린더 노즐을 막는 것이 방지될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 냉매와 오일의 분리를 위한 배리어를 보여주는 도면이다.
본 실시 예는 다른 부분에 있어서는 제 4 실시 예와 동일하고 다만 냉매와 오일의 분리를 위한 배리어의 개수에 있어서, 따라서, 이하에서는 본 실시 예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 리니어 압축기는, 표면에 부착되는 오일의 양을 증가시켜 냉매와 오일의 분리가 원활히 이루어지도록 다수의 배리어(530, 540)를 포함할 수 있다.
상기 다수의 배리어(530, 540)는, 제 1 배리어(530)와, 상기 제 1 배리어(530)의 적어도 일부를 둘러싸는 제 2 배리어(540)를 포함할 수 있다.
상기 각 배리어(530, 540)는 상기 쉘(101) 내부로 유동되는 냉매의 유동을 저항하기 위한 저항체로 작용한다.
상기 제 1 배리어(530)는 프로세스 파이프(106)를 통해 주입된 냉매가 유동하기 위한 제 1 유로를 형성할 수 있다. 상기 제 1 배리어(530)에는 상기 제 1 유로를 유동한 냉매가 통과하기 위한 제 1 개구(532)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 배리어(540)는 상기 제 1 배리어(530)와 함께 상기 제 1 배리어(530)의 제 1 개구(532)를 통과한 냉매의 유동을 위한 제 2 유로를 포함할 수 있다. 상기 제 2 배리어(540)에는 상기 제 2 유로를 유동한 냉매가 통과하기 위한 제 2 개구(542)를 포함할 수 있다.
냉매와 오일의 유동 거리를 증가시켜 냉매와 오일의 분리가 원활해지도록, 상기 제 1 개구(532)는 상기 프로세스 파이프(106)에서 냉매가 공급되는 방향으로 상기 프로세스 파이프(106)의 공급 개구(106a)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 2 개구(534)는 상기 프로세스 파이프(106)에서 냉매가 공급되는 방향으로 상기 프로세스 파이프(106)의 공급 개구(106a) 및 상기 제 1 개구(532) 각각과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 개구(532)의 적어도 일부는 상기 제 2 개구(534)와 마주보지 않도록 배치될 수 있다. 바람직하게는 상기 제 1 개구(532)의 전부가 상기 제 2 개구(534)와 마주보지 않도록 배치될 수 있다.
한편, 본 발명에서, 프로세스 파이프를 통해 주입될 냉매와 냉매에 포함된 오일을 분리시키기 위한 저항체(제 2 쉘 커버, 고정 브라켓), 분리관, 배리어(제 1 배리어 및 제 2 배리어 포함)을 통칭하여 분리기구라 이름할 수 있다.
10: 리니어 압축기 100: 압축기 본체
101: 쉘 102: 제 1 쉘 커버
103: 제 2 쉘 커버 105: 토출 파이프
106: 프로세스 파이프

Claims (16)

  1. 쉘;
    상기 쉘의 양측을 커버하는 제 1 쉘 커버 및 제 2 쉘 커버;
    상기 쉘 내에서 냉매를 압축하기 위한 압축기 본체;
    상기 압축기의 본체의 축 방향으로 상기 쉘을 이등분하는 기준선을 기준으로 상기 기준선의 일측에 위치되며 냉매가 흡입되기 위한 흡입 파이프;
    상기 기준선의 다른 일측에 위치되며 상기 압축기 본체에 의해서 압축된 냉매가 토출되기 위한 토출 파이프; 및
    상기 기준선의 다른 일측에 위치되며, 상기 쉘 내부로 보충을 위한 냉매를 주입하기 위한 프로세스 파이프를 포함하는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준선의 일측에 상기 제 1 쉘 커버가 배치되고,
    상기 기준선의 다른 일측에 상기 제 2 쉘 커버가 배치되며,
    상기 프로세스 파이프는 상기 토출 파이프 보다 상기 제 2 쉘 커버에 가깝게 위치되는 리니어 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 파이프 및 상기 프로세스 파이프는 상기 쉘에 설치되며,
    상기 쉘에서 상기 토출 파이프의 설치 높이와 상기 프로세서 파이프의 설치 높이는 다른 리니어 압축기.
  4. 압축기 케이싱;
    상기 압축기 케이싱 내에 수용되며, 냉매를 압축하기 위한 압축기 본체;
    상기 압축기 본체로 냉매를 공급하기 위한 흡입 파이프;
    상기 압축기 본체에 의해서 압축된 냉매가 토출되기 위한 토출 파이프;
    상기 압축기 케이싱 내부로 보충을 위한 냉매를 주입하기 위한 프로세스 파이프; 및
    상기 프로세스 파이프를 통해 주입되는 냉매와 냉매에 포함된 오일을 분리시키기 위한 분리기구를 포함하는 리니어 압축기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분리기구는, 상기 압축기 케이싱 내부에 위치되는 저항체를 포함하고,
    상기 저항체는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구의 적어도 일부와 중첩되도록 배치되는 리니어 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세스 파이프의 공급 개구와 상기 저항체에 의해서 형성되는 공급 유로의 직경은 상기 프로세스 파이프의 내경 보다 작은 리니어 압축기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축기 케이싱은, 원통 형상의 쉘을 더 포함하고,
    상기 저항체는 상기 쉘의 일측을 커버하는 쉘 커버인 리니어 압축기.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 저항체로서 작용하는 쉘 커버는 제 2 쉘 커버이고,
    상기 쉘의 다른 일측을 커버하는 제 1 쉘 커버를 더 포함하며,
    상기 흡입 파이프는 상기 제 1 쉘 커버 또는 상기 쉘에서 상기 제 2 쉘 커버 보다 제 1 쉘 커버에 인접하게 위치되는 리니어 압축기.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축기 본체를 지지하는 지지장치를 더 포함하며,
    상기 저항체는, 상기 압축기 케이싱에 구비되어 상기 지지장치가 고정되는 고정 브라켓인 리니어 압축기.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 분리기구는, 상기 프로세프 파이프를 통해 상기 압축기 케이싱 내부로 주입된 냉매와 오일의 유로를 형성하는 배리어를 포함하는 리니어 압축기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 배리어는 상기 유로를 유동한 냉매가 통과하기 위한 배리어 개구를 포함하고,
    상기 배리어 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구의 중첩되지 않도록 배치되는 리니어 압축기.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 분리기구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 상기 압축기 케이싱 내부로 유입된 냉매의 유동을 위한 제 1 유로를 형성하는 제 1 배리어와,
    상기 제 1 배리어와 함께 상기 제 1 유로를 지난 냉매의 유동을 위한 제 2 유로를 형성하는 제 2 배리어를 포함하는 리니어 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 배리어는 제 1 개구를 포함하고,
    상기 제 2 배리어는 제 2 개구를 포함하며,
    상기 제 1 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구의 중첩되지 않도록 배치되고,
    상기 제 2 개구는, 상기 프로세스 파이프를 통해 냉매가 주입되는 방향으로, 상기 프로세스 파이프의 공급 개구 및 상기 제 1 개구와 중첩되지 않도록 배치되는 리니어 압축기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 개구의 적어도 일부는 제 2 개의 일부와 마주보지 않도록 배치되는 리니어 압축기.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 분리기구는, 상기 프로세스 파이프를 상기 압축기 케이싱에 연결시키며, 내경이 상기 프로세스 파이프의 내경 보다 작은 분리관을 포함하는 리니어 압축기.
  16. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세스 파이프는 상기 압축기 케이싱에 연결되며,
    상기 분리기구는, 상기 압축기 케이싱의 내부에서 상기 압축기 케이싱을 관통하여 상기 프로세스 파이프 내부에 삽입되는 분리관을 포함하는 리니어 압축기.
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