KR20180079026A - 리니어 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 피스톤 본체 및 피스톤 플랜지를 가지는 피스톤 및 상기 냉매 흡입부에서 흡입된 냉매가 통과하며, 상기 피스톤의 내부에 배치되는 제 1 머플러가 구비되는 흡입 머플러가 포함되어, 냉매의 소음을 저감할 수 있다.

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 흡입 또는 토출되는 압축실이 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 압축실이 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 압축실이 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 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. 등록번호 10-1307688호, 등록일자 : 2013년 9월 5일, 발명의 명칭 : 리니어 압축기
한편, 리니어 압축기가 냉장고에 제공되는 경우, 상기 리니어 압축기는 냉장고의 후방 하측에 구비되는 기계실에 설치될 수 있다. 상기 [선행문헌 1]에 따른 리니어 압축기에는, 다수의 부품을 수용하는 쉘 포함된다. 상기 쉘의 상하 방향으로의 높이는, [선행문헌 1]의 도 2에 도시되는 바와 같이, 다소 높게 형성된다. 그리고, 상기 쉘의 내부에는 실린더와 피스톤 사이로 오일을 공급할 수 있는 급유 어셈블리가 제공된다.
최근, 냉장고의 내부 저장공간을 증대하는 것이 소비자의 주요 관심사가 되고 있다. 상기 냉장고의 내부 저장공간을 증대하기 위하여는, 상기 기계실의 용적을 줄일 필요가 있고, 상기 기계실의 용적을 줄이기 위하여 상기 리니어 압축기의 크기를 줄이는 것이 주요 이슈가 되고 있다.
그러나, [선행문헌 1]에 개시된 리니어 압축기는 상대적으로 큰 부피를 차지하고 있어, 상기 리니어 압축기가 수용되는 기계실의 용적 또한 크게 형성될 필요가 있다. 따라서, [선행문헌 1]의 구조와 같은 리니어 압축기는, 내부 저장공간을 증대하기 위한 냉장고에는 적합하지 않을 수 있다.
상기 리니어 압축기의 크기를 줄이기 위하여 압축기의 주요 부품을 작게 만들 필요가 있으나, 이 경우 압축기의 성능이 약화되는 문제점이 발생될 수 있다.
상기 압축기의 성능이 약화되는 문제점을 보상하기 위하여, 압축기의 운전 주파수를 증가하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 압축기의 운전주파수가 증가하면, 압축기에 구비되는 흡입밸브 또는 토출밸브의 개폐소음 또는 냉매의 유동소음이 증가되는 현상이 나타날 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 소음을 저감할 수 있는 흡입 머플러가 구비되는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 흡입 머플러의 구조를 개선하여 피스톤의 흡입포트로 유입되는 흡입 냉매의 압력을 상대적으로 높게 유지될 수 있도록 하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 고속으로 움직이는 피스톤에 대하여, 흡입밸브가 개방되는 시점과 흡입 냉매의 압력이 높아지는 시점이 일치되도록 하여, 상기 흡입밸브가 개방되었을 때 압축실로 흡입되는 냉매의 양이 증가되도록 하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동되는 과정에서 상기 피스톤의 내부에 잔재하는 냉매가 흡입 머플러의 후방으로 배출될 수 있도록 하여, 피스톤의 내부로 흡입되는 냉매가 흡입 밸브측으로 상대적으로 많이 유동될 수 있도록 하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 피스톤 본체 및 피스톤 플랜지를 가지는 피스톤 및 상기 냉매 흡입부에서 흡입된 냉매가 통과하며, 상기 피스톤의 내부에 배치되는 제 1 머플러가 구비되는 흡입 머플러가 포함되어, 냉매의 소음을 저감할 수 있다.
상기 제 1 머플러에는, 제 1 머플러 본체와, 상기 제 1 머플러 본체로부터 반경방향으로 연장되며 상기 피스톤 플랜지에 결합되는 제 1 머플러플랜지 및 상기 제 1 머플러플랜지에 형성되는 플랜지 연통공이 포함되어, 흡입되는 냉매량을 증가시킬 수 있다.
상기 피스톤 본체와 상기 제 1 머플러 본체의 사이에 형성되며, 상기 피스톤 내부의 냉매를 상기 플랜지 연통공으로 가이드 하는 배출 공간부가 더 포함되어, 피스톤의 흡입포트로의 냉매 흡입을 가이드 할 수 있다.
상기 플랜지 연통공은 다수 개가 구비되어, 피스톤 내부에 잔재하는 냉매의 배출이 균형적으로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 머플러에는, 상기 제 1 머플러플랜지의 플랜지연결부로부터, 상기 축방향 중 후방으로 연장되는 제 1 플랜지연장부가 더 포함되어, 제 1 머플러와 피스톤의 안정적인 결합이 이루어질 수 있다.
상기 플랜지 연통공은 상기 플랜지연결부와 상기 제 1 머플러 본체의 외주면 사이에 형성되어, 상기 플랜지 연통공을 통하여 후방으로 배출되는 냉매는 상기 제 1 플랜지연장부의 내부로 유동되므로, 냉매의 배출이 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 흡입 머플러에는, 상기 제 1 머플러의 후방에 배치되는 제 2 머플러; 및 상기 제 2 머플러를 수용하는 제 3 머플러가 더 포함되어, 고주파 또는 저주파 대역의 소음 저감효과가 개선될 수 있다.
이러한 본 발명에 의하면, 3개의 머플러가 결합되어 흡입 머플러가 구성됨으로써, 다양한 주파수 대역의 소음, 즉 고주파 소음 및 저주파 소음을 감소시킬 수 있다는 효과가 나타난다.
또한, 제 1 머플러의 플랜지에 연통공을 형성하여, 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동할 때 상기 피스톤의 내부에 잔재하는 냉매가 피스톤의 외부로 배출됨으로써, 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동하는 초기부터 냉매의 압력이 높은 상태를 유지할 수 있게 된다.
따라서, 흡입밸브가 개방되어 냉매의 흡입이 이루어질 때, 상기 피스톤을 통하여 흡입 포트로 흡입되는 냉매량이 증가될 수 있게 된다. 즉, 상기 흡입밸브가 개방되는 시점과, 상기 흡입되는 냉매의 압력이 증가되는 시점이 일치됨으로써 압축기의 흡입성능이 개선되는 효과가 나타난다.
또한, 3개의 머플러가 압입에 의하여 결합되어 흡입 머플러를 구성하므로, 머플러의 제조가 용이하고 조립공수가 줄어드는 효과가 나타난다. 특히, 제 3 머플러의 내부에 제 2 머플러를 압입한 후, 제 1 머플러를 압입함으로써, 제 3 머플러에는 내부 방향으로 힘이 작용하고, 제 1,2 머플러에는 외부 방향으로 힘이 작용하여 힘의 평형이 유지될 수 있으므로, 흡입 머플러의 조립이 효과적으로 이루어질 수 있다.
또한, 머플러는 플라스틱 소재로 구성되므로, 냉매의 유동간 머플러를 통한 열손실을 줄일 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 8은 도 6의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러를 통하여 피스톤의 흡입 포트로 흡입되는 냉매의 유동모습을 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러가 채용된 리니어 압축기의 경우, 종래기술 대비 흡입유량이 증가됨을 보여주는 실험 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 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 누워 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 충격등으로부터 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 우측부에 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)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(102a)는, 리니어 압축기(10)의 본체를 지지하는 장치로서 이해될 수 있다. 여기서, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내부에 구비되는 부품을 의미하며, 일례로 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(200)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 실시예에 따른 리니어 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 내부구성을 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 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(200)가 더 포함된다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 흡입 머플러(200)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 일례로, 냉매가 상기 흡입 머플러(200)를 통과하는 과정에서, 냉매의 유동소음이 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(200)에는, 다수의 머플러(210,230,250)가 포함된다. 상기 다수의 머플러(210,230,250)에는, 서로 결합되는 제 1 머플러(210), 제 2 머플러(230) 및 제 3 머플러(250)가 포함된다.
상기 제 1 머플러(210)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되며, 상기 제 2 머플러(230)는 상기 제 1 머플러(210)의 후측에 결합된다. 그리고, 상기 제 3 머플러(250)는 상기 제 2 머플러(230)를 내부에 수용하며, 상기 제 1 머플러(210)의 후방으로 연장될 수 있다. 냉매의 유동방향 관점에서, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 제 3 머플러(250), 제 2 머플러(230) 및 제 1 머플러(210)를 차례로 통과할 수 있다. 이 과정에서, 냉매의 유동소음은 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(200)에는, 머플러 필터(280)가 더 포함된다. 상기 머플러 필터(280)는 상기 제 1 머플러(210)와 상기 제 2 머플러(230)가 결합되는 경계면에 위치될 수 있다. 일례로, 상기 머플러 필터(280)는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 머플러 필터(280)의 외주부는 상기 제 1,2 머플러(210,230)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 압축실(P)을 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다. 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동할 때, 상기 압축실(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 플랜지(132)가 포함된다. 상기 피스톤 본체(131)는 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 운동하며, 상기 피스톤 플랜지(132)는 상기 실린더(120)의 외측에서 왕복 운동할 수 있다.
상기 실린더(120)는, 상기 제 1 머플러(210)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 압축실(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에는, 상기 압축실(P)로 냉매를 유입시키는 흡입포트(133)가 형성되며, 상기 흡입포트(133)의 전방에는 상기 흡입포트(133)를 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공된다. 상기 흡입 밸브(135)의 대략 중심부에는, 밸브 체결부재(134)가 결합되는 제 2 체결공(135a)이 형성된다.
상기 밸브 체결부재(134)는 상기 흡입밸브(135)를 상기 피스톤(130)의 제 1 체결공(131b)에 결합시키는 구성으로서 이해될 수 있다. 상기 제 1 체결공(131b)은 상기 피스톤(130)의 전단면의 대략 중심부에 형성된다. 상기 밸브 체결부재(134)는 상기 흡입밸브(135)의 제 2 체결공(135a)을 관통하여 상기 제 1 체결공(131b)에 결합될 수 있다.
상기 피스톤(130)에는, 대략 원기둥 형상을 가지며 전후 방향으로 연장되는 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 피스톤 플랜지(132)가 포함된다.
상기 피스톤 본체(131)의 전방부에는, 상기 제 1 체결공(131b)이 형성되는 본체 전면부(131a)가 포함된다. 그리고, 상기 본체 전면부(131a)에는, 상기 흡입밸브(135)에 의하여 선택적으로 차폐되는 흡입포트(133)가 형성된다. 상기 흡입포트(133)는 다수 개가 형성되며, 상기 다수 개의 흡입포트(133)는 상기 제 1 체결공(131b)의 외측에 형성된다.
상기 다수 개의 흡입포트(133)는 상기 제 1 체결공(131b)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일례로, 상기 다수 개의 흡입포트(133)에는, 8개의 흡입포트가 포함될 수 있다.
상기 피스톤 본체(131)의 후방부는 개구되어, 냉매의 흡입이 이루어질 수 있다. 상기 흡입 머플러(200) 중 적어도 일부, 즉 제 1 머플러(210)는 상기 개구된 피스톤 본체의 후방부를 통하여 상기 피스톤 본체(131)의 내부로 삽입될 수 있다.
상기 피스톤 플랜지(132)에는, 상기 피스톤 본체(131)의 후방부로부터 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지 본체(132a) 및 상기 플랜지 본체(132a)로부터 반경방향 외측으로 더 연장되는 피스톤 체결부(132b)가 포함된다.
상기 피스톤 체결부(132b)에는, 소정의 체결부재가 결합되는 피스톤 체결공(132c)이 포함된다. 상기 체결부재는 상기 피스톤 체결공(132c)을 관통하여, 마그넷 프레임(138) 및 상기 서포터(137)에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤 체결부(132b)는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 피스톤 체결부(132b)는 서로 이격되어 상기 플랜지 본체(132a)의 외주면에 배치될 수 있다.
상기 압축실(P)의 전방에는, 상기 압축실(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(160a)을 형성하는 토출커버(160) 및 상기 토출커버(160)에 결합되며 상기 압축실(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 압축실(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출커버(160)의 토출공간(160a)으로 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 압축실(P)은 밀폐된 상태를 유지하며, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면으로부터 이격되면 상기 압축실(P)은 개방되어, 상기 압축실(P) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.
상기 압축실(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축실(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축실(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 압축실(P)의 압력이 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 토출 밸브(161)는 닫히고 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매는 상기 압축실(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축실(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 상기 압축실(P)의 냉매가 압축된다.
한편, 상기 압축실(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(163a)이 전방으로 변형하면서 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축실(P)로부터 토출되어, 토출커버(160)의 토출공간(160a)으로 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. 일례로, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 압입(壓入, press fitting)될 수 있다. 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 플랜지(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, 프레임(110)의 단자삽입부에 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 체결홀에 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 플랜지(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(200)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 일측을 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 타측을 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.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러의 구성을 보여주는 분해 사시도이고, 도 8은 도 6의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러(200)에는, 다수의 머플러(210,230,250)가 포함된다. 상기 다수의 머플러(210,230,250)는 서로 압입되어 결합될 수 있다. 일례로, 상기 다수의 머플러(210,230,250)는 플라스틱 소재로 구성되어 용이하게 압입 결합되며, 냉매의 유동과정에서 상기 다수의 머플러(210,230,250)를 통한 열손실을 줄일 수 있다.
상세히, 상기 흡입 머플러(200)에는, 제 1 머플러(210)와, 상기 제 1 머플러(210)의 후측에 결합되는 제 2 머플러(230) 및 상기 제 1 머플러(210)와 제 2 머플러(230)에 의하여 지지되는 머플러 필터(280)가 포함된다.
그리고, 상기 흡입 머플러(200)에는, 상기 제 1,2 머플러(210,230)에 결합되며 상기 유입 가이드부(156)가 삽입되는 제 3 머플러(250)가 더 포함된다. 상기 제 3 머플러(250)는 상기 제 2 머플러(230)의 후방으로 연장된다.
상세히, 상기 제 3 머플러(250)에는, 내부가 비어 있는 원통형의 형상을 가지는 제 3 머플러 본체(251)가 포함된다. 상기 제 3 머플러 본체(251)는 전후방으로 연장된다. 상기 제 3 머플러(250)의 후면부에는, 상기 유입 가이드부(156)가 삽입되는 관통공(252)이 형성된다. 상기 관통공(252)은 상기 흡입 머플러(200)로 냉매의 유입을 가이드 하는 "유입구"라 이름할 수 있다.
그리고, 상기 제 3 머플러(250)에는, 상기 제 3 머플러(250)의 후면부로부터 전방으로 연장되는 돌출부(253)가 더 포함된다. 상기 돌출부(253)는 상기 관통공(252)의 외주부로부터 전방으로 연장되며, 상기 유입 가이드부(156)는 상기 돌출부(253)의 내측에 삽입될 수 있다.
상기 제 3 머플러(250)의 내부에는, 상기 제 1,2 머플러(210,230)가 결합될 수 있다. 일례로, 상기 제 1,2 머플러(210,230)는 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에 압입되어 결합될 수 있다. 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에는, 상기 제 2 머플러(230)가 결합되는 단차부(254)가 형성된다.
상기 제 2 머플러(230)가 상기 제 3 머플러(250)의 내부로 이동하여 상기 제 3 머플러(250)에 압입될 때, 상기 제 2 머플러(230)는 상기 단차부(254)에서 걸림이 이루어질 수 있다. 상기 단차부(254)는, 상기 제 2 머플러(230)의 후방 이동을 제한하는 스토퍼로서 이해될 수 있다.
상기 제 1 머플러(210)는 상기 제 2 머플러(230)의 전단부에 결합되며, 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에 압입된다. 상기 제 1,2 머플러(210,230)가 결합되는 경계부에는, 상기 머플러 필터(280)가 개입될 수 있다. 또한, 상기 제 1,2 머플러(210,230)가 상기 제 3 머플러(250)에 압입된 상태에서, 상기 머플러 필터(280)는 상기 제 1,2 머플러(210,230)의 결합되는 부분에 견고하게 고정되어 상기 흡입 머플러(200)로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 2 머플러(230)는, 냉매의 유동방향을 기준으로 상류로부터 하류를 향하여, 냉매의 유로 단면적이 변화하도록 구성되는 제 2 머플러 본체(231)가 포함된다. 상기 제 2 머플러 본체(231)의 후단부에는, 상기 유입 가이드부(156)에서 배출된 냉매가 유입되는 제 2 머플러유입공(232a)이 형성된다.
상기 제 2 머플러 본체(231)는, 상기 제 2 머플러유입공(232a)으로부터 전방을 향하여 일정한 내경을 가지도록 연장되는 제 1 파트(231a) 및 상기 제 1 파트(231a)로부터 전방으로 연장되며 상기 제 1 파트(231a)의 내경보다 작은 내경을 가지도록 구성되는 제 2 파트(231b)가 포함된다. 상기 제 2 머플러유입공(232a)는 상기 제 1 파트(231a)의 후단부에 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제 2 머플러유입공(232a)을 통하여 상기 제 2 머플러(230)로 유입된 냉매는, 상기 제 1 파트(231a)에서 상기 제 2 파트(231b)로 유동하는 과정에서, 감소된 유동 단면적을 가지는 유로를 지나게 된다.
그리고, 상기 제 2 머플러 본체(231)의 후방부에는, 상기 제 2 파트(231b)를 통과한 냉매를 배출하는 제 2 머플러배출공(232b)이 형성된다. 상기 제 2 머플러배출공(232b)은, 상기 제 2 파트(231b)의 전단부에 형성될 수 있다.
상기 제 2 머플러(230)에는, 상기 제 2 머플러 본체(231)의 전방부 외주면으로부터 반경방향으로 연장되는 제 2 머플러플랜지(233) 및 상기 제 2 머플러플랜지(233)로부터 전방으로 연장되는 제 2 플랜지연장부(234)가 포함된다. 상기 제 2 플랜지연장부(234)은 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에 압입될 수 있다. 즉, 상기 제 2 플랜지연장부(234)는 상기 제 3 머플러(250)에 압입되는 "제 2 벽"을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 머플러플랜지(233)와 상기 제 2 플랜지연장부(234)의 경계부, 즉 반경방향으로부터 축방향으로 꺽여지는 부분은 상기 제 3 머플러(250)의 단차부(254)에 걸림이 이루어지는 "걸림 턱"을 형성할 수 있다.
상기 제 2 플랜지연장부(234)의 내부에 형성되는 유로 단면적은, 상기 제 2 파트(231b)의 유로 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 머플러본체(231)에서 배출된 냉매는 상기 제 2 플랜지연장부(234)의 내부를 유동하면서 확산될 수 있다. 상기 냉매의 확산에 의하여 냉매의 유속은 감소하므로 소음저감 효과를 얻을 수 있다. 일례로, 4 ~ 5KHz 범위의 고주파 대역의 소음을 저감시킬 수 있다. 상기 제 2 머플러(230)에서 배출된 냉매는 상기 머플러 필터(280)를 통과하여 상기 제 1 머플러(210)로 유입될 수 있다.
상기 제 1 머플러(210)에는, 상기 머플러 필터(280)의 전방, 즉 냉매의 유동을 기준으로 하류측에 위치하는 제 1 머플러본체(211)가 포함된다. 상기 제 1 머플러본체(211)는 내부가 비어있는 원통형의 형상을 가지며 전방으로 연장될 수 있다. 상기 제 1 머플러본체(211)의 내부공간은 냉매유로를 형성한다.
상기 제 1 머플러본체(211)의 후단부에는, 상기 머플러 필터(280)를 통과한 냉매가 유입되는 제 1 머플러유입공(211a)이 형성된다. 그리고, 상기 제 1 머플러본체(211)의 전단부에는, 상기 제 1 머플러본체(211)를 통과한 냉매가 배출되는 제 1 머플러배출공(211b)이 형성된다.
상기 제 1 머플러(210)에는, 상기 제 1 머플러 본체(211)의 후방부 외주면으로부터 반경방향으로 연장되는 제 1 머플러플랜지(212)가 더 포함된다. 상기 제 1 머플러플랜지(212)는 상기 피스톤(130)의 피스톤 플랜지부(132)에 결합될 수 있다.
상기 제 1 머플러플랜지(212)의 반경방향 외측부에는, 피스톤(130)의 체결홈(132d)에 결합되는 제 1 피스톤결합부(212a)가 포함된다. 상기 체결홈(132a)은 상기 피스톤플랜지부(132)에 형성될 수 있다.
상기 제 3 머플러(250)에는, 상기 제 1 피스톤결합부(212a)에 결합되는 제 2 피스톤결합부(251a)가 포함된다. 상기 제 2 피스톤결합부(251a)는 상기 제 3 머플러본체(251)의 전방부로부터 반경방향 외측으로 연장되도록 구성될 수 있다.
상기 제 1,2 피스톤결합부(212a,251a)는 상기 서포터(137)와 상기 피스톤플랜지부(132)의 사이에 개입될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 피스톤결합부(251a)는 상기 제 3 머플러본체(251)에 대하여 외측 반경방향으로 경사지게 연장될 수 있다. 상기 제 3 머플러본체(251)와 상기 제 2 피스톤결합부(251a)가 이루는 각도(θ)는 60도보다는 크고 90도보다는 작은 각도를 형성할 수 있다. 상기 제 2 피스톤결합부(251a)는 탄성변형 가능하도록 구성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제 1,2 피스톤결합부(212a,251a)가 상기 서포터(137)와 상기 피스톤플랜지부(132)의 사이에 안정적으로 지지될 수 있다. 그리고, 흡입 머플러(200)의 전방 또는 후방으로 이동되는 과정에서, 관성력에 의하여 상기 제 1,2 피스톤결합부(212a,251a)는 서로 밀착 또는 이격되는 움직임을 수행할 수 있고, 이에 따라 상기 흡입 머플러(200)에 과도한 하중이 작용되는 것이 방지될 수 있다.
상기 제 1 머플러(210)에는, 상기 제 1 머플러플랜지(212)로부터 후방으로 연장되는 제 1 플랜지연장부(213)가 포함된다. 상기 제 1 플랜지연장부(213)는 대략 원통형의 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 플랜지연장부(213)은 상기 제 3 머플러(250)의 내주면에 압입될 수 있다. 즉, 상기 제 1 플랜지연장부(213)는 상기 제 3 머플러(250)에 압입되는 "제 1 벽"을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 머플러플랜지(212)에는, 상기 제 1 플랜지연장부(213)가 연결되는 플랜지연결부(214)가 포함된다.
그리고, 상기 제 1 플랜지연장부(213)는 상기 머플러 필터(280)의 전방부를 지지할 수 있다. 달리 말하면, 상기 머플러 필터(280)는, 상기 제 1 플랜지연장부지(213)와 상기 제 2 플랜지연장부(234)의 사이에 개입될 수 있다.
상기 제 1 머플러본체(211)의 유로 단면적은, 상기 제 2 머플러(230)의 배출측 유로단면적보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 2 머플러배출공(232b)을 통하여 상기 제 2 머플러(230)로부터 배출된 냉매는 상기 제 1 머플러본체(211)로 유입되는 과정에서, 그 유동단면적이 감소하여 유속이 증가할 수 있다. 상기 유속의 증가에 의하여 냉매의 흡입효율이 개선될 수 있다.
상기 제 1 머플러(210)에는, 상기 제 2 배출공(359)에 인접하여 제공되며, 상기 제 1 머플러배출공(211b)에서 배출된 냉매를 상기 흡입포트(133) 측으로 가이드 하는 흡입 가이드부(220)가 포함된다.
상기 흡입 가이드부(220)는 상기 제 1 머플러 본체(211)의 적어도 일부분을 둘러싸도록 구성된다. 상세히, 상기 흡입 가이드부(220)에는, 상기 제 1 머플러 본체(211)의 외주면 일 지점으로부터 외측 반경 방향으로 연장되는 제 1 연장부(221) 및 상기 제 1 연장부(221)로부터 절곡되어 후방으로 연장되는 제 2 연장부(223)가 포함된다.
상기 제 1 연장부(221), 제 2 연장부(223) 및 제 1 머플러 본체(211)에 의하여 규정되는, 후방을 향하여 개방된 공간에는, 상기 압축실(P)로 흡입되는 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 저장되는 저장공간(225)이 형성된다.
상기 제 1 머플러배출공(211b)에서 배출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매는 상기 피스톤(130)과 제 1 머플러 본체(211) 사이의 공간을 통하여 후방으로 역류하거나, 상기 제 1 머플러배출공(211b)의 주변 공간에서 와류의 흐름을 가질 수 있다. 특히, 상기 압축실(P)로 흡입되는 냉매량이 많을수록 이러한 유동은 많이 발생되며, 상기 냉매의 역류 또는 와류는 냉매의 흡입효율을 저하시킬 수 있다.
상기 저장공간(225)은 이러한 냉매의 유동을 저장하여 냉매의 역류 또는 와류를 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 저장공간(225)에 저장된 냉매는, 냉매의 흡입이 완료되고 압축 및 배출의 과정을 거친 후 다음 번 냉매 흡입 과정에서, 상기 압축실(P)로 흡입될 수 있다. 이와 같이, 상기 제 1 머플러배출공(211b)의 인접한 위치에 흡입 가이드부(220)를 마련하여 냉매의 유동을 제어할 수 있으므로, 냉매의 흡입효율을 개선할 수 있다는 장점이 있다.
상기 제 1 머플러 플랜지(212)에는, 플랜지 연통공(215)이 형성된다. 상기 플랜지 연통공(215)은 상기 압축실(P)로 냉매의 흡입이 이루어질 때 흡입 공간부(260, 도 9 참조)의 냉매 압력이 빠르게 상승할 수 있도록 가이드 하여 주는 구성으로서 이해될 수 있다.
상세히, 상기 압축실(P)에서 압축된 냉매가 상기 토출커버(160)측으로 배출되면, 상기 피스톤(130)은 상사점으로부터 하사점으로 이동하며 이 과정에서 압축기(10)로 흡입되는 냉매는 상기 흡입 머플러(200)를 통하여 상기 피스톤(130)의 내부로 유동하게 된다. 이 때, 상기 흡입 공간부(260)에서의 냉매 압력이 높고 이러한 상태가 오래 지속될수록 흡입밸브(135)는 더 빨리 개방되고 오래동안 개방된 상태가 유지되어 상기 압축실(P)로 많은 냉매량이 유입될 수 있다.
그러나, 상기 흡입밸브(135)가 개방되는 시점에, 상기 흡입 공간부(260)에서의 압력이 상대적으로 낮으면 상기 개방된 흡입밸브(135)를 통하여 상기 압축실(P)로 유입되는 냉매량이 적어지게 된다. 따라서, 상기 흡입밸브(135)가 개방되는 시점에 맞추어, 상기 흡입 공간부(260)에서의 압력이 빠르게 상승될 필요가 있다.
한편, 상기 압축실(P)에서 냉매의 배출이 이루어진 후 상기 피스톤(130)이 후방으로, 즉 하사점을 향하여 이동할 때 상기 피스톤(130)과 제 1 머플러(210)의 사이에 잔재하는 냉매의 체적에 의하여 냉매가 상기 제 1 머플러(210)로 신속하게 유입되지 못하는 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 상기 플랜지 연통공(215)은 상기 잔재하는 냉매가 후방으로 유동하여, 상기 피스톤(130)으로부터 배출될 수 있도록 가이드 하는 구성으로서 이해된다.
상기 플랜지 연통공(215)은 상기 제 1 머플러플랜지(212)의 적어도 일부분이 관통하여 형성될 수 있다. 상기 플랜지 연통공(215)은 다수 개가 형성될 수 있다.
일례로, 상기 다수 개의 플랜지 연통공(215)는, 상기 제 1 머플러(210)를 전방에서 바라보았을 때, 상하측 및 좌우측에 형성될 수 있다. 상세히, 상기 다수 개의 플랜지 연통공(215)에는, 상기 제 1 머플러 본체(211)와 상기 제 1 머플러 플랜지(212)가 연결되는 부분, 즉 상기 제 1 머플러 본체(211)의 후단부 외측에 배치될 수 있다.
상기 다수 개의 플랜지 연통공(215)에는, 상기 제 1 머플러 본체(211)의 후단부 외측에 설정거리만큼 이격되어 배치된다. 일례로, 상기 다수 개의 플랜지 연통공(215)에는, 제 1 연통공(215a), 제 2 연통공(215b), 제 3 연통공(215c) 및 제 4 연통공(215d)이 포함된다.
만약, 상기 플랜지 연통공(215)이 상기 제 1 머플러플랜지(212)의 특정 위치에 치우쳐져 배치되는 경우, 냉매의 배출이 용이하지 않고, 상기 플랜지 연통공(215)에 상대적으로 가까운 흡입포트(133)를 통하여 냉매가 흡입되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예는 상기 다수 개의 플랜지 연통공(215)은 상기 제 1 머플러 본체(211)를 기준으로 상하 및 좌우 방향으로 고르게 분포되도록 함으로써, 상기 잔재하는 냉매가 후방으로 용이하게 배출될 수 있다. 다만, 플랜지 연통공(215)의 개수는 이에 한정되지는 않을 것이다.
상기 플랜지 연통공(215)은 상기 플랜지연결부(214)와 상기 제 1 머플러 본체(211)의 외주면 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 플랜지 연통공(215)을 통하여 후방으로 배출되는 냉매는 상기 제 1 플랜지연장부(213)의 내부로 유동되며, 상기 흡입 머플러(200)로 흡입된 냉매와 함께, 상기 제 1 머플러유입공(211a)을 통하여 상기 제 1 머플러 본체(211)의 내부로 유입될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러를 통하여 피스톤의 흡입 포트로 흡입되는 냉매의 유동모습을 보여주는 단면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 머플러가 채용된 리니어 압축기의 경우, 종래기술 대비 흡입유량이 증가됨을 보여주는 실험 그래프이다.
먼저, 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 냉매의 유동을 설명한다. 압축기(10)로 흡입된 냉매는 상기 관통공(252)을 통하여 상기 흡입 머플러(200)의 내부로 유동한다. 상기 냉매는 상기 제 2 머플러(230)를 거치며, 상기 제 1 머플러유입공(211a)을 통하여 상기 제 1 머플러 본체(211)의 내부로 유입될 수 있다.
상기 제 1 머플러 본체(211)의 내부의 냉매는 흡입 공간부(260)로 유동하며, 상기 흡입밸브(135)가 개방되면 상기 피스톤(130)의 흡입 포트(133)를 통하여 압축실(P)로 흡입될 수 있다. 여기서, 상기 흡입 공간부(260)는, 상기 피스톤(130)의 본체 전면부(131a)와 상기 흡입 머플러(200)의 전단부, 즉 상기 제 1 머플러(210)의 전단부 사이의 공간으로서 이해될 수 있다.
상기 압축실(P)의 압력이 상기 흡입 공간부(260)의 압력보다 높아지면, 상기 흡입밸브(135)는 닫혀지며 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동하면서 상기 압축실(P)의 체적은 작아져 냉매의 압축이 이루어진다. 상기 압축실(P)의 압력이 상승하여 상기 토출공간(160a)의 압력보다 높아지면, 상기 토출밸브(161)는 개방되면서 냉매의 토출이 이루어진다. 이 때, 피스톤(130)의 위치는 시간 t0에서 상사점(도 10의 P1)을 형성한다.
냉매의 토출이 이루어지면, 상기 피스톤(130)과 흡입 머플러(200)는 후방으로 이동하며, 상기한 설명과 같이 상기 흡입 머플러(200)의 내부로 냉매의 흡입이 이루어진다. 이 때, 상기 피스톤(130)의 내부, 즉 상기 피스톤(130)과 상기 제 1 머플러(210) 사이의 공간 또는 상기 흡입 공간부(260)에 잔재하는 냉매는 상기 플랜지 연통공(215)을 통하여 후방으로 배출되므로, 냉매는 상기 흡입 머플러(200)의 내부로 빠르게 흡입될 수 있다. 따라서, 상기 흡입 공간부(260)에서의 냉매의 감압이 줄어들 수 있다.
상기 피스톤 본체(131)의 내주면과 상기 제 1 머플러 본체(211)의 외주면 사이에는, 상기 잔재하는 냉매가 배출하는 유로를 가지는 배출 공간부(211e)가 형성된다. 냉매는 상기 흡입 공간부(260)로부터 상기 배출 공간부(211e)를 통하여 후방으로 유동하며, 상기 플랜지 연통공(215)을 통하여 상기 제 1 머플러(210)로부터 배출될 수 있다. 즉, 상기 흡입 공간부(260), 상기 배출 공간부(211e) 및 상기 플랜지 연통공(215)은 서로 연통될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 머플러플랜지(212)는 상기 배출 공간부(211e)의 후측에 위치되는 것으로 이해될 수 있다. 이와 같이, 피스톤(130)이 상사점에서 하사점으로 이동하는 과정에서, 상기 피스톤(130)의 내부에는 냉매의 배출과 흡입이 함께 이루어지면서 냉매 유동의 순환이 발생될 수 있다.
도 10에는, 본 실시예에 따른 흡입 머플러(200)의 경우(굵은 점선)와, 본 실시예에 따른 흡입 머플러(200)의 구조에서 플랜지 연통공(215)을 형성하지 않은 대조군이 경우(얇은 점선), 상기 흡입 공간부(260)에서 측정된 압력분포가 도시된다.
상기 피스톤(130)이 상사점(P1)으로부터 하사점(P2, 시간 t3)을 향하여 이동할 때, 대조군의 경우에는 상기 흡입 공간부(260)에서의 압력이 감소하다가 다시 상승하는 반면, 본 발명의 경우에는 상기 상사점(P1)에서의 흡입 공간부(260) 압력이 거의 유지됨을 알 수 있다. 즉, 도 10에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 경우가 대조군보다 면적 (A)만큼, 상기 흡입 공간부(260)에서의 압력이 높게 유지됨을 알 수 있다.
그리고, 상기 흡입 공간부(260)에서의 압력이 상대적으로 높게 유지됨으로써, 상기 흡입밸브(135)가 개방되었을 때 상기 압축실(P)로 흡입되는 냉매량이 증가할 수 있다. 상세히, 도 10에 도시되는 바와 같이, 본 실시예에 따른 흡입 머플러(200)의 경우(굵은 실선)가, 본 실시예에 따른 흡입 머플러(200)의 구조에서 플랜지 연통공(215)을 형성하지 않은 대조군이 경우(얇은 실선)보다, 면적 (B)만큼 상기 압축실(P)로 흡입되는 냉매량이 많음을 알 수 있다. 도 10에서, 시간 t1에서 t2까지의 시간구간은 상기 흡입밸브(135)의 개방구간을 나타낸다.
상기한 바와 같이, 상기 제 1 머플러에 플랜지연통공(135)을 형성하여, 피스톤(130)의 내부에 잔재하는 냉매의 배출을 가이드 하므로, 냉매는 상기 흡입 머플러(200)를 통하여 빠르게 흡입될 수 있고 상기 흡입 공간부(260)에서의 압력을 상대적으로 높게 유지시킬 수 있다. 따라서, 상기 흡입밸브(135)가 개방되는 시간구간에서 냉매의 압력이 높게 형성되므로, 상기 압축실(P)로 흡입되는 냉매량을 증가시키게 된다. 결국, 압축기(10)의 흡입 효율이 개선될 수 있다.
10 : 리니어 압축기 101 : 쉘
110 : 프레임 120 : 실린더
121 : 실린더 본체 122 : 실린더 플랜지
130 : 피스톤 133 : 흡입포트
134 : 밸브 체결부재 200 : 흡입 머플러
210 : 제 1 머플러 211 : 제 1 머플러본체
212 : 제 1 머플러플랜지 215 : 플랜지연통공
230 : 제 2 머플러 250 : 제 3 머플러

Claims (15)

  1. 냉매 흡입부가 구비되는 쉘;
    상기 쉘의 내부에 제공되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 왕복 운동하며, 피스톤 본체 및 피스톤 플랜지를 가지는 피스톤; 및
    상기 냉매 흡입부에서 흡입된 냉매가 통과하며, 상기 피스톤 본체의 내부에 배치되는 제 1 머플러가 구비되는 흡입 머플러가 포함되고,
    상기 제 1 머플러에는,
    냉매 유로를 형성하며, 축방향으로 연장되는 제 1 머플러 본체;
    상기 제 1 머플러 본체로부터 반경방향으로 연장되며 상기 피스톤 플랜지에 결합되는 제 1 머플러플랜지; 및
    상기 제 1 머플러플랜지에 형성되는 플랜지 연통공이 포함되는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 본체와 상기 제 1 머플러 본체의 사이에 형성되며, 상기 피스톤 내부의 냉매를 상기 플랜지 연통공으로 가이드 하는 배출 공간부가 더 포함되는 리니어 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지 연통공은 다수 개가 구비되는 리니어 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수 개의 플랜지 연통공은,
    상기 제 1 머플러 본체와 상기 제 1 머플러플랜지가 연결되는 부분의 외측에 형성되는 리니어 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 머플러에는,
    상기 제 1 머플러플랜지의 플랜지연결부로부터, 상기 축방향 중 후방으로 연장되는 제 1 플랜지연장부가 더 포함되는 리니어 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플랜지 연통공은 상기 플랜지연결부와 상기 제 1 머플러 본체의 외주면 사이에 형성되어,
    상기 플랜지 연통공을 통하여 후방으로 배출되는 냉매는 상기 제 1 플랜지연장부의 내부로 유동되는 리니어 압축기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 흡입 머플러에는,
    상기 제 1 머플러의 후방에 배치되는 제 2 머플러; 및
    상기 제 2 머플러를 수용하는 제 3 머플러가 더 포함되는 리니어 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 플랜지연장부에는,
    상기 제 3 머플러의 내주면에 결합되는 제 1 벽이 포함되는 리니어 압축기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 머플러에는,
    상기 제 3 머플러의 내주면에 결합되는 제 2 벽이 포함되는 리니어 압축기.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤 본체에 구비되며, 흡입포트를 가지는 본체 전면부; 및
    상기 흡입 포트에 구비되며, 선택적으로 개방되는 흡입 밸브가 더 포함되는 리니어 압축기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 머플러와 상기 본체 전면부의 사이에 형성되며, 상기 흡입 머플러를 통과한 냉매를 상기 흡입포트로 가이드 하는 흡입 공간부가 더 포함되는 리니어 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 흡입 공간부, 상기 배출 공간부 및 상기 플랜지 연통공은 서로 연통되는 리니어 압축기.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1,2 머플러는 상기 제 3 머플러에 압입 결합되는 리니어 압축기.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 머플러와 상기 제 2 머플러가 결합되는 경계면에 위치되는 머플러 필터가 더 포함되는 리니어 압축기.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 머플러에서 배출된 냉매를 상기 흡입포트로 가이드 하는 흡입 가이드부가 더 포함되며,
    상기 흡입 가이드부에는,
    상기 제 1 머플러 본체의 외주면 일 지점으로부터 외측 반경 방향으로 연장되는 제 1 연장부; 및
    상기 제 1 연장부로부터 절곡되어 후방으로 연장되는 제 2 연장부가 포함되는 리니어 압축기.
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