KR20180078016A - 리니어 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다. 리니어 압축기에는, 축방향으로 왕복운동 하는 피스톤, 피스톤이 수용되는 실린더 본체 및 상기 실린더 본체에서 반경방향 외측으로 연장되는 실린더 플랜지가 구비되는 실린더, 실린더 본체가 수용되는 프레임 본체 및 상기 프레임 본체에서 반경방향 외측으로 연장되는 프레임 플랜지가 구비되는 프레임 및 프레임 플랜지에 삽입되는 나사부와 적어도 일부가 상기 프레임 플랜지에 안착되는 머리부가 구비되는 결합부재가 포함되고, 머리부의 적어도 일부는 상기 프레임 플랜지와 소정의 간격으로 이격되고, 실린더 플랜지에는, 소정의 간격으로 이격된 상기 프레임 플랜지와 상기 머리부 사이에 배치되도록 반경방향으로 돌출된 돌출부가 포함된다.

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 에어컨 등에 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 흡입 또는 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 흡입 또는 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 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.

최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여, 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 개발되고 있다.

보통, 리니어 압축기는, 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부를 왕복 직선 운동하면서 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.

종래의 리니어 압축기와 관련하여, 본 출원인은 특허출원(이하, 선행문헌 1)을 실시하여 등록된 바 있다.

[선행문헌 1]

1. 출원번호 10-2014-0078762호, 출원일자 : 2014년 6월 26일, 발명의 명칭 : 리니어 압축기

상기 [선행문헌 1]은 실린더와 프레임이 나사결합에 의해 결합되는 리니어 압축기에 관한 발명이다. 특히, 실린더의 플랜지부에는, 상기 프레임과 결합되는 체결부가 구비되고, 상기 체결부는 상기 실린더의 플랜지부의 외주면으로부터 외부방향으로 돌출되도록 구성된다. 상기 체결부는 소정의 체결부재에 의하여 상기 프레임에 마련된 체결공에 결합된다.

프레임과의 나사결합을 위해 실린더에 형성되는 체결부로 인해 실린더의 형상가공이 늘어나는 문제점이 발생하였다. 또한, 그에 따라 생산 단가가 상승하며 생산성이 하락하고 공정추가에 따른 공정시간이 늘어나는 문제점이 있었다. 따라서, 본원발명은 실린더에 체결부 형상을 삭제하여 실린더의 생산성을 향상시킨 리니어 압축기를 제공한다.

또한, 프레임과 실린더가 나사결합을 통해 강력하게 결합되는 경우, 실린더가 미세하게 위치가 변경될 수 있다. 따라서, 본원발명은 실린더의 위치에 변경이 없도록 실린더를 프레임에 고정시킨 리니어 압축기를 제공한다.

본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기는 축방향으로 왕복운동 하는 피스톤, 상기 피스톤이 수용되는 실린더 본체 및 상기 실린더 본체에서 반경방향으로 연장되는 실린더 플랜지가 구비되는 실린더, 상기 실린더 본체가 수용되는 프레임 본체 및 상기 프레임 본체에서 반경방향으로 연장되는 프레임 플랜지가 구비되는 프레임 및 상기 프레임 플랜지에 삽입되는 나사부와 적어도 일부가 상기 프레임 플랜지에 안착되는 머리부가 구비되는 결합부재가 포함되고, 상기 머리부에는, 상기 프레임 플랜지와 소정의 간격으로 이격되는 실린더 고정부가 포함되고, 상기 실린더 플랜지에는, 상기 프레임 플랜지와 상기 실린더 고정부 사이에 배치되도록 반경방향으로 돌출된 돌출부가 포함된다.

상기 돌출부로 인해 상기 실린더 플랜지가 상기 프레임 플랜지에 고정되며, 즉, 상기 실린더가 상기 프레임에 고정될 수 있다.

상기 돌출부에는, 상기 프레임 플랜지에 안착되는 하면, 상기 실린더 고정부에 접하는 상면 및 상기 상면에서 함몰된 돌출변형홈이 포함된다.

다시 말하면, 상기 실린더 플랜지와 연결된 상기 돌출부의 일 면은 외측으로 돌출된 타 면보다 적은 단면적을 가진다.

상기 돌출변형홈은 상기 실린더 고정부의 외측부와 인접하게 배치되고, 상기 결합부재가 상기 프레임 플랜지에 결합됨에 따라, 상기 돌출부의 위치가 변동되며 상기 돌출변형홈이 변형된다.

즉, 상기 돌출부의 위치는 변동되지만, 상기 돌출변형홈이 변형되면서 상기 실린더 플랜지의 위치는 변동되지 않는다.

다시 말하면, 상기 결합부재가 상기 프레임 플랜지에 결합되는 경우, 상기 프레임 플랜지에 접하는 상기 실린더 플랜지는 고정되고 상기 돌출부는 변형된다.

이러한 상기 실린더와 상기 프레임의 결합구조로 인해, 상기 프레임 플랜지에는, 상기 실린더 플랜지가 안착되도록 마련된 안착부가 구비되고, 상기 안착부에는, 상기 프레임 본체와 연결되어 상기 실린더 플랜지의 하면이 안착되는 제 1 안착면, 상기 제 1 안착면에서 연장되고, 상기 실린더 플랜지의 측면과 접하는 제 2 안착면 및 상기 제 2 안착면에서 연장되고, 상기 돌출부가 안착되는 제 3 안착면이 포함된다.

또한, 상기 안착부에는, 상기 제 3 안착면에서 연장되는 제 4 안착면 및 결합홀이 더 포함되고, 상기 결합홀은 상기 나사부가 삽입되도록 함몰되고, 상기 제 4 안착면은 상기 프레임 플랜지의 상면과 연결될 수 있다.

또한, 상기 안착부에는, 상기 결합홀에서 연장되고 상기 머리부의 적어도 일부가 안착되는 제 5 안착면과, 상기 제 5 안착면에서 연장되고, 상기 프레임 플랜지의 상면과 연결되는 제 6안착면이 더 포함된다,

상기 제 1 안착면, 상기 제 3 안착면 및 상기 제 5 안착면은 반경방향으로 연장되고, 상기 제 2 안착면, 상기 제 4 안착면 및 상기 제 6 안착면은 축방향으로 연장된다.

상기 제 1 안착면, 상기 제 3 안착면 및 상기 제 5 안착면은 축방향 후방에서 전방으로 차례로 배치되고, 상기 제 2 안착면, 상기 제 4 안착면 및 상기 제 6 안착면은 반경방향 내측에서 외측으로 차례로 배치된다.

또한, 상기 실린더 플랜지와 상기 제 1 안착면 및 상기 제 2 안착면의 사이에는 실링부재가 각각 배치된다. 이러한 실링부재로 인해 축방향 및 반경방향으로 상기 실린더를 고정하고, 파손을 방지하며 상기 프레임과의 결합력을 높일 수 있다.

상기 제 1 안착면에는 상기 실링부재가 삽입되는 설치홈이 마련되고, 상기 제 2 안착면과 접하는 상기 실린더 플랜지의 측면에는 상기 실링부재가 삽입되는 실링부재 설치부가 마련된다. 각각의 실링부재가 상기 실린더 및 상기 프레임에 안착됨에 따라 결합의 편의성이 증대된다.

이러한 본 발명에 의하면, 상기 실린더와 상기 프레임이 직접적으로 결합되지 않고, 상기 실린더 플랜지의 돌출부가 상기 프레임 플랜지와 상기 결합부재 사이에 배치됨에 따라, 상기 실린더가 상기 프레임에 고정될 수 있다.

즉, 상기 실린더에는 상기 결합부재가 관통하는 등 별도의 체결부 형상이 가공될 필요가 없다는 장점이 있다.

또한, 상기 결합부재가 상기 프레임에 결합될 때, 상기 돌출부만 변형되어 상기 실린더의 위치가 변동될 우려가 없는 장점이 있다.

즉, 상기 돌출부와 상기 실린더 플랜지가 안착면에 각각 안착되어, 상기 돌출부가 변형되어도 상기 실린더 플랜지에는 영향을 주지 않는 장점이 있다.

또한, 실링부재가 상기 실린더 플랜지의 하면 및 측면에 배치되어, 상기 프레임 플랜지와 상기 실린더 플랜지의 축방향 및 반경방향 결합력을 증대시키는 장점이 있다.

또한, 상기 실링부재의 일부는 상기 실린더 플랜지에 삽입되고, 일부는 상기 프레임 플랜지에 삽입되어, 상기 실린더와 상기 프레임 결합시 실링부재를 삽입하는 별도의 과정이 필요하지 않은 장점이 있다.

또한, 상기 프레임 플랜지의 안착부는 제 1 안착면 내지 제 6 안착면을 포함하고, 각 안착면은 계단식으로 배열되어 가공이 편리하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임과 실린더가 결합된 모습을 보여주는 전면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임과 실린더가 결합된 모습을 보여주는 후면 사시도이다.
도 7은 도 5의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임과 실린더가 결합된 모습을 보여주는 상면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임과 실린더를 분해한 분해도이다.
도 10은 도 7의 'A'부분을 확대한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 쉘(101) 및 상기 쉘(101)에 결합되는 쉘 커버(102,103)가 포함된다. 넓은 의미에서, 상기 제 1 쉘커버(102)와 제 2 쉘커버(103)는 상기 쉘(101)의 일 구성으로서 이해될 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. 일례로, 상기 제품에는 냉장고가 포함되며, 상기 베이스에는, 상기 냉장고의 기계실 베이스가 포함될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제품에는 공기조화기의 실외기가 포함되며, 상기 베이스에는, 상기 실외기의 베이스가 포함될 수 있다.

상기 쉘(101)은 대략 원통 형상을 가지며, 가로방향으로 누워져 있는 배치, 또는 축방향으로 세워져 있는 배치를 이룰 수 있다. 도 1을 기준으로, 상기 쉘(101)은 가로 방향으로 길게 연장되며, 반경방향으로는 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 압축기의 모터 어셈블리(140, 도 3 참조)에 전달하는 구성으로서 이해된다. 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)에는, 상기 터미널(108)을 둘러싸는 다수의 브라켓이 포함될 수 있다. 상기 브라켓(109)은 외부의 충격 등으로부터 상기 터미널(108)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 쉘(101)의 양측부는 개구되도록 구성된다. 상기 개구된 쉘(101)의 양측부에는, 상기 쉘 커버(102,103)가 결합될 수 있다. 상세히, 상기 쉘 커버(102,103)에는, 상기 쉘(101)의 개구된 일측부에 결합되는 제 1 쉘커버(102) 및 상기 쉘(101)의 개구된 타측부에 결합되는 제 2 쉘커버(103)가 포함된다. 상기 쉘 커버(102,103)에 의하여, 상기 쉘(101)의 내부공간은 밀폐될 수 있다.

도 1을 기준으로, 상기 제 1 쉘커버(102)는 상기 리니어 압축기(10)의 우측부에 위치되며, 상기 제 2 쉘커버(103)는 상기 리니어 압축기(10)의 좌측부에 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 1,2 쉘커버(102,103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 쉘(101) 또는 쉘 커버(102,103)에 구비되어, 냉매를 흡입, 토출 또는 주입시킬 수 있는 다수의 파이프(104,105,106)가 더 포함된다.

상기 다수의 파이프(104,105,106)에는, 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)가 포함된다.

일례로, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 제 1 쉘커버(102)에 결합될 수 있다. 냉매는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 축방향을 따라 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입될 수 있다.

상기 토출 파이프(105)는 상기 쉘(101)의 외주면에 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 쉘커버(102)보다 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

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)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, 작업자는 작업 편의성이 도모될 수 있다.

상기 프로세스 파이프(106)가 결합되는 지점에 대응하는, 쉘(101)의 내주면에는 상기 제 2 쉘커버(103)의 적어도 일부분이 인접하게 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 2 쉘커버(103)의 적어도 일부분은, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 주입된 냉매의 저항으로서 작용할 수 있다.

따라서, 냉매의 유로관점에서, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 유입되는 냉매의 유로의 크기는, 상기 쉘(101)의 내부공간으로 진입하면서 작아지도록 형성된다. 이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있고, 이 과정에서, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 냉매가 피스톤(130, 도 3 참조)의 내부로 유입되면서, 냉매의 압축성능이 개선될 수 있다. 상기 유분은, 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 수 있다.

상기 제 1 쉘커버(102)의 내측면에는, 커버지지부(102a)가 구비된다. 상기 커버지지부(102a)에는, 후술할 제 2 지지장치(185)가 결합될 수 있다. 상기 커버지지부(102a) 및 상기 제 2 지지장치(185)는, 리니어 압축기(10)의 본체를 지지하는 장치로서 이해될 수 있다. 여기서, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내부에 구비되는 부품을 의미하며, 일례로 후술할 전후 왕복운동 하는 구동부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부가 포함될 수 있다. 상기 구동부에는, 피스톤(130), 마그넷 프레임(138), 영구자석(146), 서포터(137) 및 흡입 머플러(150)등과 같은 부품이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 지지부에는, 공진스프링(176a,176b), 리어 커버(170), 스테이터 커버(149), 제 1 지지장치(165) 및 제 2 지지장치(185)등과 같은 부품이 포함될 수 있다.

상기 제 1 쉘커버(102)의 내측면에는, 스토퍼(102b)가 구비될 수 있다. 상기 스토퍼(102b)는 상기 리니어 압축기(10)의 운반 중 발생하는 진동 또는 충격등에 의하여, 상기 압축기의 본체, 특히 모터 어셈블리(140)가 상기 쉘(101)에 부딪혀 파손되는 것을 방지하는 구성으로서 이해된다. 상기 스토퍼(102b)는, 후술할 리어 커버(170)에 인접하게 위치되어, 상기 리니어 압축기(10)에 흔들림이 발생할 때, 상기 리어 커버(170)가 상기 스토퍼(102b)에 간섭됨으로써, 상기 모터 어셈블리(140)에 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있다.

상기 쉘(101)의 내주면에는, 스프링체결부(101a)가 구비될 수 있다. 일례로, 상기 스프링체결부(101a)는 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 상기 스프링체결부(101a)는 후술할 제 1 지지장치(165)의 제 1 지지스프링(166)에 결합될 수 있다. 상기 스프링체결부(101a)와 상기 제 1 지지장치(165)가 결합됨으로써, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내측에 안정적으로 지지될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부구성을 보여주는 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 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 리니어 모터로서 모터 어셈블리(140)가 포함된다. 상기 모터 어셈블리(140)가 구동하면, 상기 피스톤(130)은 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)에 결합되며, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매로부터 발생되는 소음을 저감하기 위한 흡입 머플러(150)가 더 포함된다. 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)에는, 다수의 머플러(151,152,153)가 포함된다. 상기 다수의 머플러(151,152,153)에는, 서로 결합되는 제 1 머플러(151), 제 2 머플러(152) 및 제 3 머플러(153)가 포함된다.

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)에는, 머플러 필터(155)가 더 포함된다. 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.

이하, 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 압축공간(P)을 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다. 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동할 때, 상기 압축공간(P)은 압축될 수 있다.

반면에, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 4의 세로 방향으로 이해될 수 있다.

상기 피스톤(130)에는, 대략 원통형상의 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지부(132)가 포함된다. 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 수용하도록 구성된다.

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 공간부가 포함된다. 상기 다수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통될 수 있다.

상기 토출밸브 어셈블리(161,163)에는, 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)가 포함된다.

상기 스프링 조립체(163)에는, 밸브 스프링(163a) 및 상기 밸브 스프링(163a)을 상기 토출커버(160)에 지지하기 위한 스프링지지부(163b)가 포함된다. 일례로, 상기 밸브 스프링(163a)에는, 판 스프링이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 스프링지지부(163b)는 사출공정에 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 압축공간(P)은 밀폐된 상태를 유지하며, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면으로부터 이격되면 상기 압축공간(P)은 개방되어, 상기 압축공간(P) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.

상기 압축 공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축 공간(P)의 일 측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축 공간(P)의 타 측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대 측에 제공될 수 있다.

상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.

한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(163a)이 전방으로 변형하면서 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(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 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출 커버(160)에 결합되며 상기 토출 커버(160)의 토출공간(160a)을 유동한 냉매를 배출시키는 커버파이프(162a)가 더 포함된다. 일례로, 상기 커버파이프(162a)는 금속재질로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 커버파이프(162a)에 결합되며, 상기 커버파이프(162a)를 유동하는 냉매를 상기 토출 파이프(105)로 전달하는 루프 파이프(162b)가 더 포함된다. 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 구성되며, 상대적으로 길게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 루프 파이프(162b)는 상기 커버파이프(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 형상을 가질 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110)이 더 포함된다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서 이해된다. 이에 대하여 자세히 후술한다. 또한, 상기 실린더(120) 및 프레임(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성될 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 모터 어셈블리(140)에는, 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)이 포함된다.

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)에는, 코일 권선체(141b,141c,141d) 및 스테이터 코어(141a)가 포함된다. 상기 코일 권선체(141b,141c,141d)에는, 보빈(141b) 및 상기 보빈의 원주 방향으로 권선된 코일(141c)이 포함된다. 그리고, 상기 코일 권선체(141b,141c,141d)에는, 상기 코일(141c)에 연결되는 전원선이 상기 아우터 스테이터(141)의 외부로 인출 또는 노출되도록 가이드 하는 단자부(141d)가 더 포함된다. 상기 단자부(141d)는, 후술할 단자삽입부(119c, 도 6 참조)에 삽입하도록 배치될 수 있다.

상기 스테이터 코어(141a)에는, 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성된 다수의 코어 블럭이 포함된다. 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)에는, 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임(110)을 체결하기 위한 커버체결부재(149a)가 더 포함된다. 상기 커버체결부재(149a)는, 상기 스테이터 커버(149)를 관통하여 상기 프레임(110)을 향하여 전방으로 연장되며, 상기 프레임(110)의 제 1 체결홀(119a, 도 6 참조)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 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(137)가 더 포함된다. 상기 서포터(137)는 상기 피스톤(130)의 후측에 결합되며, 그 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 본체의 운전주파수 범위에 기초하여 결정될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 스테이터 커버(149)에 결합되어 후방으로 연장되며, 제 2 지지장치(185)에 의하여 지지되는 리어 커버(170)가 더 포함된다.

상세히, 상기 리어 커버(170)에는 3개의 지지레그가 포함되며, 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 리어 커버(170)의 후단부까지의 거리를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 리어 커버(170)는 상기 서포터(137)에 스프링 지지될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어 상기 머플러(150)로의 냉매 유입을 가이드 하는 유입 가이드부(156)가 더 포함된다. 상기 유입 가이드부(156)의 적어도 일부분은 상기 흡입 머플러(150)의 내측에 삽입될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 공진 스프링(176a,176b)이 더 포함된다.

상기 복수의 공진 스프링(176a,176b)에는, 상기 서포터(137)와 스테이터 커버(149)의 사이에 지지되는 제 1 공진스프링(176a) 및 상기 서포터(137)와 리어 커버(170)의 사이에 지지되는 제 2 공진스프링(176b)이 포함된다. 상기 복수의 공진 스프링(176a,176b)의 작용에 의하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부에서 왕복 운동하는 구동부의 안정적인 움직임이 수행되며, 상기 구동부의 움직임에 따른 진동 또는 소음 발생을 줄일 수 있다.

상기 서포터(137)에는, 상기 제 1 공진스프링(176a)에 결합되는 제 1 스프링지지부(137a)가 포함된다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출커버(160)에 결합되며, 상기 압축기(10)의 본체의 일 측을 지지하는 제 1 지지장치(165)가 더 포함된다. 상기 제 1 지지장치(165)는 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접하게 배치되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다. 상세히, 상기 제 1 지지장치(165)에는, 제 1 지지스프링(166)이 포함된다. 상기 제 1 지지스프링(166)은, 상기 스프링체결부(101a)에 결합될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어, 상기 압축기(10)의 본체의 타 측을 지지하는 제 2 지지장치(185)가 더 포함된다. 상기 제 2 지지장치(185)는 상기 제 1 쉘커버(102)에 결합되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다. 상세히, 상기 제 2 지지장치(185)에는, 제 2 지지스프링(186)이 포함된다. 상기 제 2 지지스프링(186)은, 상기 커버지지부(102a)에 결합될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 프레임(110)과, 상기 프레임(110) 주변의 부품간의 결합력을 증대하기 위한 다수의 실링부재(127,128a,128b,129a,129b)가 포함된다.

상세히, 상기 다수의 실링부재(127,128a,128b,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 토출커버(160)가 결합되는 부분에 구비되는 제 1 실링부재(127)가 포함된다. 또한, 상기 다수의 실링부재(127,128a,128b,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)가 결합되는 부분에 구비되는 제 2, 3 실링부재(128a,128b)가 더 포함된다.

또한, 상기 다수의 실링부재(127,128a,128b,129a,129b)에는, 상기 실린더(120)와 상기 프레임(110)의 사이에 제공되는 제 4 실링부재(129a)가 더 포함된다. 또한, 상기 다수의 실링부재(127,128a,128b,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 이너 스테이터(148)가 결합되는 부분에 구비되는 제 5 실링부재(129b)가 더 포함된다.

상기 제 1 내지 제 5 실링부재(127,128a,128b,129a,129b)는 링 형상을 가질 수 있다.

이하, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)의 결합에 대해 상세히 설명한다.

도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임과 실린더가 결합된 모습을 보여주는 전면 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임과 실린더가 결합된 모습을 보여주는 후면 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 실린더(120)는 상기 프레임(110)에 결합될 수 있다. 특히, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내부에 배치되어 고정될 수 있다.

상기 프레임(110)에는, 축방향으로 연장되는 프레임 본체(111) 및 상기 프레임 본체(111)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 프레임 플랜지(112)가 포함된다. 달리 말하면, 상기 프레임 플랜지(112)는 상기 프레임 본체(111)의 외주면으로부터 소정의 제 1 설정각도(θ1, 도 7 참조)를 이루도록 연장될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 설정각도(θ1)는 약 90도로 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 제 1 실링부재(127)가 설치되는 제 1 설치홈(111a)이 포함된다. 상기 제 1 설치홈(111a)에 상기 제 1 실링부재(127)가 삽입되고, 상기 프레임(110)과 상기 토출커버(160)가 결합된다. 그에 따라, 상기 프레임(110)과 상기 토출커버(160)의 사이로 냉매가 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 프레임(110)과 주변 부품의 체결을 위하여 소정의 체결부재가 결합되는 체결홀(119a,119b)이 더 포함된다. 상기 체결홀(119a,119b)는 프레임 플랜지(112)의 외측 둘레를 따라 각각 다수 개가 배치될 수 있다.

상기 체결홀(119a,119b)에는, 상기 커버체결부재(149a)가 결합되는 제 1 체결홀(119a)이 포함된다. 상기 제 1 체결홀(119a)은 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 일례로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 체결홀(119a)은 3개 형성될 수 있다.

상기 체결홀(119a,119b)에는, 상기 토출 커버(160)와 상기 프레임(110)을 체결하기 위한 소정의 체결부재가 결합되는 제 2 체결홀(119b)이 더 포함된다. 상기 제 2 체결홀(119b)은 상기 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 체결홀(119b)은 3개 형성될 수 있다.

상기 제 1,2 체결홀(119a,119b)은 상기 프레임 플랜지(112)의 외주를 따라 3개가 각각 배치된다. 즉, 프레임(110)의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 고르게 배치되므로, 상기 프레임(110)은 주변 부품, 예를 들어 상기 스테이터 커버(149) 및 토출 커버(160)에 3점 지지되어, 안정적으로 주변 부품들과 결합될 수 있다.

또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 모터 어셈블리(140)의 단자부(141d)의 인출경로를 제공하는 단자삽입부(119c)가 형성된다. 상기 단자삽입부(119c)는 상기 프레임 플랜지(112)가 전후 방향으로 절개되도록 형성된다.

상기 단자부(141d)는 상기 코일(141c)로부터 전방으로 연장하여, 상기 단자삽입부(119c)에 삽입될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상기 단자부(141d)는 상기 모터 어셈블리(140) 및 프레임(110)으로부터 외부로 노출되어, 상기 터미널(108)을 향하는 케이블에 연결될 수 있다.

상기 단자삽입부(119c)는 다수 개가 제공되며, 상기 다수 개의 단자삽입부(119c)는 상기 프레임 플랜지(112)의 외측 둘레를 따라 배치될 수 있다. 상기 다수 개의 단자삽입부(119c) 중, 상기 단자부(141d)가 삽입되는 단자삽입부(119c)는 1개만 구비된다. 나머지 단자삽입부(119c)는, 상기 프레임(110)의 변형방지를 위하여 구비되는 것으로 이해된다.

일례로, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 3개의 단자삽입부(119c)가 형성된다. 이 중, 1개의 단자삽입부(119c)에는, 상기 단자부(141d)가 삽입되며, 나머지 2개의 단자삽입부(119c)에는, 단자부(141d)가 삽입되지 않도록 구성된다.

상기 프레임(110)에는, 상기 스테이터 커버(149) 또는 상기 토출 커버(160)와 체결되거나, 상기 실린더(120)와 결합되는 과정에서, 많은 응력이 작용할 수 있다. 만약, 상기 프레임 플랜지(112)에, 1개의 단자삽입부(119c)만 형성되는 경우, 상기 응력이 특정 지점에 집중되어 상기 프레임 플랜지(112)에 변형이 발생될 수 있다. 따라서, 본 실시 예는, 상기 단자삽입부(119c)가 상기 프레임 플랜지(112)의 3개소에 형성되도록 함으로써, 즉 상기 프레임(110)의 중심을 기준으로 원주 방향으로 고르게 배치되도록 함으로써, 상기 응력의 집중이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 프레임(110)에는, 상기 프레임 플랜지(112)로부터 상기 프레임 본체(111)를 향하여 경사지게 연장되는 프레임경사부(113)가 더 포함된다. 상기 프레임경사부(113)의 외면은, 상기 프레임 본체(111)의 외주면, 즉 축방향에 대하여 제 2 설정각도(θ2, 도 7 참조)를 이루도록 연장될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 설정각도(θ2)는 0도보다는 크고 90도보다는 작은 각도값으로 형성될 수 있다.

상기 프레임 연결부(113)에는, 상기 토출밸브(161)에서 배출된 냉매를 상기 실린더(120)의 가스유입부(126)로 가이드 하기 위한 가스 홀(114, 도 7)이 형성된다. 자세하게는, 상기 가스 홀(114)은 상기 프레임 플랜지(112)로부터 연장되며, 상기 프레임 연결부(113)를 관통하여 상기 프레임 본체(111)까지 연장될 수 있다. 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 가스 홀(114)로 유입될 냉매의 이물을 필터링 하기 위한 가스필터(117a)가 배치될 수 있다.

한편, 상기 프레임 연결부(113)는 상기 프레임 본체(111)의 둘레를 따라 다수 개가 구비될 수 있다. 상기 다수 개의 프레임 연결부(113) 중, 상기 가스 홀(114)이 형성되는 프레임 연결부(113)는 1개만 구비된다. 나머지 프레임 연결부(113)는, 상기 프레임(110)의 변형방지를 위하여 구비되는 것으로 이해된다.

일례로, 상기 프레임(110)에는, 3개의 프레임 연결부(113)가 형성된다. 이 중, 1개의 프레임 연결부(113)에는, 상기 가스 홀(114)이 형성되며, 나머지 2개의 프레임 연결부(113)에는, 상기 가스 홀(114)이 형성되지 않도록 구성된다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 응력 집중을 발생하기 위함이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 프레임 본체(111)에는, 상기 제 5 실링부재(129b)가 설치되는 제 2 설치홈(111b)이 포함된다. 상기 제 2 설치홈(111b)에 상기 제 5 실링부재(129b)가 삽입되고, 상기 프레임(110)과 상기 이너 스테이터(148)가 결합된다. 그에 따라, 상기 프레임(110)과 상기 이너 스테이터(148)의 사이로 냉매가 유출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 프레임 본체(111)는, 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 그 내부에는 실린더(120)를 수용하는 수용부를 가진다. 상기 수용부에는 상기 실린더(120)의 적어도 일부가 배치된다.

상기 실린더(120)에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 본체(121)에서 반경방향 외측으로 연장되는 실린더 플랜지(122)가 포함된다. 상기 실린더 본체(121)는, 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 상기 프레임 본체(111)의 내부에 삽입된다. 따라서, 상기 실린더 본체(121)의 외주면은 상기 프레임 본체(111)의 내주면에 대향하도록 위치될 수 있다.

도 7은 도 5의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.

도 7에 도시된 같이, 상기 가스 홀(114)은 상기 프레임 연결부(113)를 관통하여 형성된다. 상기 가스 홀(114)이 다소 두꺼운 두께를 가지는 프레임의 일부분을 통하여 형성되므로, 상기 가스 홀(114)의 형성에 의하여 상기 프레임(110)의 강도가 약해지는 것을 방지할 수 있다.

상기 가스 홀(114)의 연장방향은, 상기 프레임 연결부(113)의 연장방향에 대응하여, 상기 프레임 본체(111)의 내주면, 즉 축방향에 대하여 상기 제 2 설정각도(θ2)를 형성할 수 있다. 즉, 상기 프레임경사부(113)이 상기 프레임 본체(111)의 축방향에 대하여 형성된 각도와 동일하게 형성된다.

상기 가스 홀(114)은 상기 프레임 플랜지(112)에 마련된 입구부(114a)와 상기 프레임 본체(111)에 마련된 출구부(114b)를 포함한다. 상기 입구부(114a)는 상기 프레임 플랜지(112)에 함몰되도록 구성된 필터 홈(117)에 연결되도록 형성된다. 또한, 상기 출구부(114b)는 상기 프레임 본체(111)의 내주면에 연통되도록 형성된다.

앞서 설명한 상기 가스필터(117a)는 상기 필터 홈(117)에 설치되어 상기 입구부(114a)의 전방에 배치된다. 또한, 상기 가스필터(117a)와 상기 입구부(114a)의 사이에는 필터 실링부재(117b)가 배치된다. 상기 가스필터(117a)는 상기 필터 실링부재(117b)를 가압하면서 상기 필터 홈(117)에 압입되어, 상기 입구부(114a)에 배치될 수 있다.

상기 프레임(110)의 내주면과 상기 실린더(120)의 외주면은 소정의 간격으로 이격되어 베어링을 위한 가스가 유동될 수 있다. 따라서, 상기 가스 홀(114)을 통해 유동된 가스 냉매는 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120) 사이로 유동될 수 있다.

또한, 상기 실린더 본체(121)에는, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120) 사이로 유동된 가스 냉매가 유입되는 가스유입부(126)가 형성된다. 상세히, 상기 가스유입부(126)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 함몰하도록 구성될 수 있다. 상기 가스유입부(126)는 축방향 중심축을 기준으로, 상기 실린더 본체(121)의 외주면을 따라 원형의 형상을 가지도록 구성될 수 있다.

상기 가스유입부(126)는 다수 개가 제공될 수 있다. 일례로, 상기 가스유입부(126)는 2개 구비될 수 있다. 상기 2개의 가스유입부(126) 중 하나는 상기 실린더 본체(121)의 전방부, 즉 토출밸브(161)와 가까운 위치에 배치되며, 다른 하나는 상기 실린더 본체(121)의 후방부, 즉 냉매의 압축기 흡입측과 가까운 위치에 배치된다.

또한, 상기 가스유입부(126)에는, 실린더필터부재(126a)가 설치될 수 있다. 상기 실린더필터부재(126a)는 상기 실린더(120)의 내부로 소정 크기 이상의 이물이 유입되는 것을 차단하고 냉매 중에 포함된 유분을 흡착하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 실린더 본체(121)에는, 상기 가스유입부(126)로부터 반경방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐(125)이 포함된다. 상기 실린더 노즐(125)은, 상기 실린더 본체(121)의 내주면까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 실린더 노즐(125)은 상기 가스 유입부(126)에서 상기 피스톤(130)의 외주면을 향하여 연장된다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(120)와 상기 프레임(110)의 사이에는 상기 제 4 실링부재(129a)가 배치된다. 상기 제 4 실링부재(129a)는 상기 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120) 사이로 유동된 가스 냉매가 후방으로 누설되는 것을 방지한다. 또한, 상기 제 4 실링부재(129a)는 상기 프레임(110)과 실린더(120)의 결합력을 증대시키는 기능을 수행할 수 있다.

가스 베어링으로 사용되는 가스 냉매의 이동을 정리하자면, 상기 압축 공간(P)에서 압축되어 배출된 냉매 중 일부는 상기 프레임(110)의 상부로 유동된다. 유동된 가스 냉매는 상기 가스필터(117a)에 의해 필터링되어 상기 가스 홀(114)로 유입되고, 상기 가스유입부를 통과하면서 상기 실린더필터부재(126c)에 의하여 필터링되고, 상기 실린더 노즐부(125)을 통하여 상기 실린더 본체(121)의 내주면과, 상기 피스톤 본체(131)의 외주면 사이 공간으로 유입된다.

상기 피스톤 본체(131)의 외주면측으로 유동한 가스 냉매는, 상기 피스톤(130)에 부상력을 제공하여, 상기 피스톤(130)에 대한 가스 베어링의 기능을 수행한다. 이와 같은 작용에 의하면, 오일을 사용하지 않고도, 토출 냉매의 적어도 일부분을 이용하여 베어링 기능을 수행함으로써, 피스톤 또는 실린더의 마모를 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임과 실린더가 결합된 모습을 보여주는 상면도이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임과 실린더를 분해한 분해도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 배치된다. 상세하게는, 상기 실린더 본체(121)는, 상기 실린더 본체(121)의 외주면과 상기 프레임 본체(111)의 내주면이 접하도록, 상기 프레임 본체(111)의 내측에 삽입된다.

또한, 상기 실린더 플랜지(122)는 상기 프레임 플랜지(112)의 안착되어 상기 프레임 플랜지(112)에 고정된다. 이때, 상기 실린더 플랜지(122)가 상기 프레임 플랜지(112)에 고정됨에 따라, 상기 실린더(120)가 상기 프레임(110)에 고정될 수 있다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 플랜지(122)와 상기 프레임 플랜지(112)는 결합부재(200)를 통해 결합된다. 일반적으로 상기 결합부재(200)는 하나의 부재를 관통하여 다른 하나의 부재에 삽입되며 서로 다른 부재를 결합시킨다.

하지만, 본 발명에서, 상기 결합부재(200)는 상기 실린더 플랜지(122)를 관통하지 않고 상기 프레임 플랜지(112)에 삽입된다. 또한, 상기 실린더 플랜지(122)의 일부가 상기 결합부재(200)와 상기 프레임 플랜지(112)의 사이에 배치됨에 따라 상기 실린더 플랜지(122)와 상기 프레임 플랜지(112)가 고정 결합된다.

이하, 상기 실린더 플랜지(122)와 상기 프레임 플랜지(112)에 형성된 결합을 위한 구조를 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 실린더 플랜지(122)는 축방향으로 연장된 상기 상기 실린더 본체(121)에서 외측으로 돌출되도록 구비된다. 상기 실린더 플랜지(122)의 측면에는, 외측으로 돌출된 돌출부(123)와, 내측으로 함몰된 실링부재설치부(122a)가 형성된다.

상기 실링부재설치부(122a)에는 상기 제 3 실링부재(128b)가 배치된다. 상기 제 3 실링부재(128b)는 상기 실린더 플랜지(121)의 측면과 상기 프레임 플랜지(112) 사이에 배치되어, 상기 실린더 플랜지(121)를 반경방향으로 고정시킬 수 있다. 또한, 상기 제 3 실링부재(128b)는 가스 냉매의 유동을 차단할 수 있다.

상기 돌출부(123)는 상기 결합부재(200)와 접하는 부분으로, 상기 돌출부(123)에 의해 상기 결합부재(200)는 상기 실린더 플랜지(121)를 고정한다. 특히, 상기 결합부재(200)는 상기 실린더 플랜지(121)를 축방향으로 고정할 수 있다. 이하, 상기 돌출부(123)에 대해 도 10에서 상세히 설명한다.

상기 프레임 플랜지(112)에는 상기 실린더 플랜지(121)가 배치되는 안착부(116)가 구비된다.

또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 결합부재(200)가 결합되는 결합홀(118)이 포함된다. 상기 결합홀(118)은 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 일례로, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 결합홀(118)은 3개 형성될 수 있다.

상기 결합홀(118)은 상기 안착부(116)의 외주를 따라 3개가 각각 배치된다. 즉, 프레임(110)의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 고르게 배치된다. 이때, 상기 결합부재(200)가 상기 결합홀(118)에 삽입된 경우, 상기 결합부재(200)의 일부가 상기 안착부(116)를 향해 돌출되도록 마련된다.

그에 따라, 도 8에서 도시된 바와 같이, 상기 실린더(120)와 상기 프레임(110)이 결합된 경우, 상기 결합부재(200)는 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)과 겹쳐지도록 배치된다. 즉, 상기 결합부재(200)는 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)를 고정시킨다.

이하, 상기 결합부재(200)에 의해 상기 실린더(120)가 상기 프레임(110)에 고정되는 형상에 대해 자세히 설명한다.

도 10은 도 7의 'A'부분을 확대한 도면이다. 도 10의 (a)는 상기 결합부재(200)가 완전히 삽입되기 전이고, 도 10의 (b)는 상기 결합부재(200)가 완전히 삽입되어 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)가 완전히 고정된 경우이다. 점선으로 나타낸 것은 상기 결합부재(200)가 삽입되지 않는 상기 프레임(110)의 부분을 나타낸 것이다.

도 10을 참고하여, 상기 프레임 플랜지(112)의 안착부(116)에 대해 설명한다. 상기 안착부(116)에는, 제 1 안착면(116a) 내지 제 6 안착면(116f)이 포함된다.

상기 제 1 안착면(116a)은 상기 프레임 본체(111)에서 연장되어, 상기 실린더 플랜지(121)의 하면이 안착된다. 상기 제 2 안착면(116b)은 상기 제 1 안착면(116a)에서 연장되고, 상기 실린더 플랜지(121)의 측면과 접한다. 또한, 상기 제 3 안착면(116c)은 상기 제 2 안착면(116b)에서 연장되고, 상기 돌출부(123)가 안착된다.

상기 실린더 플랜지(122)와 상기 제 1 안착면(116a) 사이에는 상기 제 2 실링부재(128a)가 배치되고, 상기 실린더 플랜지(122)와 상기 제 2 안착면(116b)의 사이에는 상기 제 3 실링부재(128b)가 배치된다. 즉, 상기 실린더 플랜지(122)의 하면 및 측면에 실링부재가 각각 배치된다.

상기 제 2, 3 실링부재(128a, 128b)는 상기 실린더 플랜지(122)를 축방향 및 반경방향으로 고정시키고 상기 프레임(110)과의 결합력을 증대시킨다. 또한, 불필요한 냉매의 유출을 방지하고, 상기 실린더(120)와 상기 프레임(110)의 결합시 파손 등을 방지할 수 있다.

상기 제 2 실링부재(128a)는 상기 제 1 안착면(116a)에 마련된 제 3 설치홈(111c)이 삽입되고, 상기 제 3 실링부재(128b)는 상기 제 2 안착면(116b)과 접하는 상기 실링부재 설치부(122a)에 삽입된다. 즉, 상기 제 2 실링부재(128a)는 상기 프레임 플랜지(112)에, 상기 제 3 실링부재(128b)는 상기 실린더 플랜지(122)에 각각 삽입된다.

상기 제 3 설치홈(111c)은 상기 제 1 안착면(116a)으로부터 후방으로 함몰되도록 구성되어, 상기 제 2 실링부재(128a)는 그에 안착된다. 또한, 상기 제 3 실링부재(128b)는 상기 실링부재 설치부(122a)에 삽입됨에 따라 상기 실린더 플랜지(122)의 측면에 고정된다. 따라서, 상기 실린더(120)와 상기 프레임(110)의 결합시 추가적인 실링부재 결합 공정없이 결합될 수 있다.

또한, 상기 안착부(116)에는, 상기 제 3 안착면(116c)에서 연장되는 제 4 안착면(116d) 및 상기 결합홀(118)이 더 포함된다. 도 8 및 도 9를 참조할 때, 상기 제 3 안착면(116c)에서 일부에는 상기 결합홀(118)이 형성되고, 나머지에는 제 4 안착면(116d)이 형성된다. 즉, 상기 결합부재(200)가 결합되지 않는 부분에는 상기 제 4 안착면(116d)이 형성된다.

상기 제 4 안착면(116d)은 상기 프레임 플랜지(112)의 상면과 연결된다. 이때, 상기 제 4 안착면(116d)은 상기 결합부재(200)의 상부면에 대응하는 위치까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 결합부재(200)가 설치된 경우, 상기 결합부재(200)의 상부면과 상기 제 4 안착면(116d)과 연결된 상기 프레임 플랜지(112)의 상면은 동일평면 상에 배치될 수 있다.

또한, 상기 안착부(116)에는, 상기 결합홀(118)에서 연장되는 제 5 안착면(116e)과, 상기 제 5 안착면(116e)에서 연장되고 상기 프레임 플랜지(112)의 상면과 연결되는 제 6 안착면(116f)이 더 포함된다. 상기 제 4 안착면(116d) 및 상기 제 6 안착면(116f)과 연결된 상기 프레임 플랜지(112)의 상부면은 외측으로 연장되어 앞서 설명한 상기 제 1 설치홈(111a) 등이 형성될 수 있다.

이때, 상기 제 1 안착면(116a), 상기 제 3 안착면(116c) 및 상기 제 5 안착면(116e)은 반경방향으로 연장되고, 상기 제 2 안착면(116b), 상기 제 4 안착면(116d) 및 상기 제 6 안착면(116f)은 축방향으로 연장된다. 또한, 상기 제 1 안착면(116a), 상기 제 3 안착면(116c) 및 상기 제 5 안착면(116e)은 축방향 후방에서 전방으로 차례로 배치되고, 상기 제 2 안착면(116b), 상기 제 4 안착면(116d) 및 상기 제 6 안착면(116f)은 반경방향 내측에서 외측으로 차례로 배치된다.

즉, 상기 안착부(116)의 각 안착면은 계단식으로 배열되고, 이러한 배열로 인해 상기 안착부(116)의 가공이 편리하다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 결합부재(200)에는, 상기 결합홀(118)에 삽입되는 나사부(220)와 적어도 일부가 상기 플레임 플랜지(122)에 안착되는 머리부(210)가 포함된다. 이는 예시적인 형태이고, 상기 머리부(210)와 상기 나사부(220)는 다양한 형태로 마련될 수 있다.

상기 머리부(210)는 상기 나사부(220) 또는 상기 결합홀(118)보다 큰 외경을 갖는다. 그에 따라, 상기 결합홀(118)로 삽입되지 않고, 상기 프레임 플랜지(112)의 전면에 노출된다.

상기 머리부(210)에는, 상기 실린더 플랜지(122)를 향해 돌출된 실린더 고정부(210a)가 포함된다. 상기 실린더 고정부(210a)는 별도의 구성이 아닌 상기 머리부(210)의 일부분으로 이해된다. 상기 실린더 고정부(210a)는 상기 프레임 플랜지(122)와 소정의 간격으로 이격된다.

즉, 상기 머리부(210)의 적어도 일부는 상기 프레임 플랜지(122)와 소정의 간격으로 이격된다. 상기 실린더 고정부(210a)는 상기 결합부재(200)가 체결된 경우, 상기 프레임 플랜지(122)와 이격되어 배치되는 상기 머리부(210)의 일부분을 뜻한다.

상기 돌출부(123)는 상기 실린더 고정부(210a)와 상기 프레임 플랜지(112)의 사이에 배치된다. 즉, 상기 실린더 고정부(210a)는 상기 돌출부(123)의 크기만큼 상기 프레임 플랜지(112)와 이격된다. 이때, 상기 프레임 플랜지(112)와 접하는 면을 상기 돌출부(123)의 하면, 상기 실린더 고정부(210a)에 접하는 면을 상기 돌출부(123)의 상면이라 한다.

또한, 상기 돌출부(123)의 상면은 상기 제 5 안착면(116e)과 동일평면상에 위치된다. 즉, 상기 돌출부(123)가 안착되는 상기 제 3 안착면(116c)은 상기 돌출부(123)의 축방향 길이만큼 상기 제 5 안착면(116e)보다 축방향으로 후방에 위치한다.

따라서, 상기 결합부재(200)의 머리부는 상기 제 5 안착면(116e)과 상기 돌출부(123)에 의해 반경방향으로 평형을 이룰 수 있다. 따라서, 상기 결합부재(200)가 상기 프레임(110)에 결합됨에 따라, 상기 돌출부(123)를 고정하여 상기 실린더(120)를 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 돌출부(123)의 상면에는 함몰된 돌출변형홈(123a)이 마련된다. 특히, 상기 돌출변형홈(123a)은 상기 실린더 고정부(210a)의 외측부와 인접하게 배치된다. 다르게 말하면, 상기 실린더 플랜지(122)와 연결된 상기 돌출부(123)의 일 면은 외측으로 돌출된 타 면보다 적은 단면적을 가진다.

이러한 상기 돌출변형홈(123a)은 상기 돌출부(123)를 제외한 상기 실린더(120)의 위치가 변형되는 것을 방지한다.

상기 결합부재(200)가 상기 프레임(110)에 결합되는 경우, 상기 실린더 고정부(210a)에 의해 상기 돌출부(123)의 상면에 압력이 가해진다. 이때, 상기 돌출변형홈(123a)이 변형되며 상기 돌출부(123)에 가해지는 압력이 상기 실린더(120)의 다른 부분으로 전달되지 않는다.

즉, 상기 결합부재(200)에 의해 상기 돌출부(123)가 후방 또는 반경방향 외측으로 회동될 수 있고, 상기 돌출변형홈(123a)이 그에 따라 변형된다. 따라서, 상기 돌출부(123)의 위치는 미세하게 변경될 수 있으나, 상기 돌출변형홈(123a)에 의해 상기 돌출부(123)를 제외한 상기 실린더(120)의 위치는 변경되지 않는다.

도 10의 (b)에 도시된 것처럼, 상기 제 1 안착면(116a) 및 상기 제 2 안착면(116b)에 접하는 상기 실린더 플랜지는 고정되고, 상기 돌출부(116)는 변형될 수 있다.

상기 압축기(10)의 구동에 있어서, 상기 실린더(120)의 위치 고정은 매우 중요하다. 상기 실린더(120)의 미세한 위치 변동으로 인해 상기 압축기(10)의 효율이 하락될 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 실린더(120)를 상기 프레임(110)에 결합하되, 상기 실린더(120)의 위치 변동이 없는 결합구조를 제시할 수 있다.

상세하게는, 상기 프레임(110)과 별도의 상기 결합부재(200)의 사이에 상기 실린더(120)의 돌출된 부분이 배치되어, 상기 실린더(120)가 상기 프레임(110)에 고정된다. 또한, 상기 결합부재(200)에 의해 상기 돌출된 부분은 미세하게 변형되어도, 상기 실린더(120)의 나머지 부분에는 영향을 주지 않는다.

10 : 압축기 110 : 프레임
111 : 프레임 본체 112 : 프레임 플랜지
116 : 안착부 118 : 결합홀
120 : 실린더 121 : 실린더 본체
122 : 실린더 플랜지 123 : 돌출부
123a : 돌출변형홈 200 : 결합부재
210 : 머리부 210a : 실린더고정부
220 : 나사부

Claims (12)

1. 축방향으로 왕복운동 하는 피스톤;
   상기 피스톤이 수용되는 실린더 본체 및 상기 실린더 본체에서 반경방향 외측으로 연장되는 실린더 플랜지가 구비되는 실린더;
   상기 실린더 본체가 수용되는 프레임 본체 및 상기 프레임 본체에서 반경방향 외측으로 연장되는 프레임 플랜지가 구비되는 프레임; 및
   상기 프레임 플랜지에 삽입되는 나사부와 적어도 일부가 상기 프레임 플랜지에 안착되는 머리부가 구비되는 결합부재;가 포함되고,
   상기 머리부의 적어도 일부는 상기 프레임 플랜지와 소정의 간격으로 이격되고,
   상기 실린더 플랜지에는, 소정의 간격으로 이격된 상기 프레임 플랜지와 상기 머리부 사이에 배치되도록 반경방향으로 돌출된 돌출부가 포함되는 것을 특징을 하는 리니어 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌출부에는,
   상기 프레임 플랜지에 안착되는 하면;
   상기 머리부에 접하는 상면; 및
   상기 상면에서 함몰된 돌출변형홈이 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 돌출변형홈은 상기 머리부의 외측과 인접하게 배치되고,
   상기 결합부재가 상기 프레임 플랜지에 결합됨에 따라, 상기 돌출부의 위치가 변동되며 상기 돌출변형홈이 변형되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 프레임 플랜지에는, 상기 실린더 플랜지가 안착되도록 마련된 안착부가 구비되고,
   상기 안착부에는,
   상기 프레임 본체와 연결되어 상기 실린더 플랜지의 하면이 안착되는 제 1 안착면;
   상기 제 1 안착면에서 연장되고, 상기 실린더 플랜지의 측면과 접하는 제 2 안착면; 및
   상기 제 2 안착면에서 연장되고, 상기 돌출부가 안착되는 제 3 안착면이 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 실린더 플랜지와 상기 제 1 안착면 및 상기 제 2 안착면의 사이에는 실링부재가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 안착면에는 상기 실링부재가 삽입되는 설치홈이 마련되고,
   상기 제 2 안착면과 접하는 상기 실린더 플랜지의 측면에는 상기 실링부재가 삽입되는 실링부재 설치부가 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 안착부에는, 상기 제 3 안착면에서 연장되는 제 4 안착면 및 결합홀이 더 포함되고,
   상기 결합홀은 상기 나사부가 삽입되도록 함몰되고,
   상기 제 4 안착면은 상기 프레임 플랜지의 상면까지 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 안착부에는,
   상기 결합홀에서 연장되고 상기 머리부의 적어도 일부가 안착되는 제 5 안착면과,
   상기 제 5 안착면에서 상기 프레임 플랜지의 상면까지 연장되는 제 6안착면이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 안착면, 상기 제 3 안착면 및 상기 제 5 안착면은 반경방향으로 연장되고,
   상기 제 2 안착면, 상기 제 4 안착면 및 상기 제 6 안착면은 축방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 안착면, 상기 제 3 안착면 및 상기 제 5 안착면은 축방향 후방에서 전방으로 차례로 배열되고,
    상기 제 2 안착면, 상기 제 4 안착면 및 상기 제 6 안착면은 반경방향 내측에서 외측으로 차례로 배열되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
11. 제 4 항에 있어서,
    상기 결합부재가 상기 프레임 플랜지에 결합되는 경우,
    상기 제 1 안착면 및 상기 제 2 안착면에 접하는 상기 실린더 플랜지는 고정되고 상기 돌출부는 변형되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더 플랜지와 연결된 상기 돌출부의 일 면은 외측으로 돌출된 타 면보다 적은 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.

Images