KR20180090498A - 리니어 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 압축공간을 가지는 실린더; 및 상기 압축공간의 내부에 삽입되어 전후 방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 포함되며, 상기 피스톤 및 상기 실린더는 비전도체로 구성되어, 왕복운동 하는 가동부를 경량화 하고 리니어 모터의 자계손실을 줄일 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 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 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)을 실시하여 등록된 바 있다.

[선행문헌]

1. 등록번호 10-1218950호, 등록일자 : 2012년 12월 28일, 발명의 명칭 : 리니어 압축기의 피스톤

상기 [선행문헌]에 따른 리니어 압축기의 피스톤은 금속재로 구성된다. 따라서, 상기 피스톤이 무거워져 피스톤의 고속 왕복운동이 제한된다.

한편, 리니어 압축기가 냉장고에 제공되는 경우, 상기 리니어 압축기는 냉장고의 후방 하측에 구비되는 기계실에 설치될 수 있다. 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.

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 증가할 필요가 있으며, 이를 위하여 압축기 중 왕복운동 하는 가동부를 구성하는 피스톤을 경량화 시킬 필요가 있다.

그러나, 상기 선행문헌과 같이 피스톤이 금속재로 구성되는 경우, 피스톤이 중량화 되어 압축기의 운전 주파수를 증가시키기 어렵다는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 피스톤이 금속재로 구성되는 경우, 리니어 모터에서 발생되는 자속이 피스톤을 경유하여 외부로 누설될 수 있고 이에 따라 자속 손실이 발생하는 문제점이 나타날 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 피스톤을 구성하는 소재를 변경하여 피스톤을 경량화 시킬 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 피스톤 및 실린더를 비금속재로 구성함으로써, 리니어 모터로부터 발생되는 자속손실을 방지할 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 실린더와 피스톤을 동일한 재질로 구성함으로써, 상기 실린더와 피스톤의 열팽창률 및 경도를 동일하게 형성하고 실린더 또는 피스톤의 마찰에 의한 파손을 방지할 수 있는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 압축공간을 가지는 실린더; 및 상기 압축공간의 내부에 삽입되어 전후 방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 포함되며, 상기 피스톤 및 상기 실린더는 비전도체로 구성되어, 왕복운동 하는 가동부를 경량화 하고 리니어 모터의 자계손실을 줄일 수 있다.

상기 비전도체에는, 플라스틱 소재가 포함된다.

상기 플라스틱 소재에는, 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic)이 포함되어, 내열성 및 내마모성이 개선될 수 있다.

상기 플라스틱 소재에는, 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate) 및 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(polycarbonate, PBT 수지) 중 어느 하나의 소재가 포함될 수 있다.

상기 플라스틱 소재에는, 폴리페닐렌옥시드(PPO 수지) 또는 변성 PPO 수지(MPPO, Modified Polyphenylene Oxide)가 포함될 수 있다.

상기 플라스틱 소재에는, 폴리아미드, 폴리카보네이트, PBT 수지, PPO 수지 및 변성 PPO 수지 중 어느 하나의 소재와, 유리강화 섬유가 혼합된 열가소성 합성물이 포함되므로, 플라스틱 소재의 강도가 보강될 수 있다.

상기 피스톤과, 상기 실린더는 동일한 플라스틱 소재로 구성된다.

상기 피스톤을 구성하는 플라스틱 소재와, 상기 실린더를 구성하는 플라스틱 소재는 동일한 성분비를 가지므로, 피스톤 및 실린더의 열변형량이 동일하게 형성될 수 있다.

상기 실린더에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체 및 상기 실린더 본체로부터 반경방향 외측으로 연장되는 실린더 플랜지가 포함되며, 상기 실린더 본체 및 상기 실린더 플랜지는 상기 플라스틱 소재로 구성된다.

상기 피스톤에는, 대략 원기둥 형상을 가지며 축방향으로 연장되는 피스톤 본체 및 상기 피스톤 본체로부터 반경방향으로 연장되는 피스톤 플랜지가 포함되며, 상기 피스톤 본체 및 상기 피스톤 플랜지는 상기 플라스틱 소재로 구성된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 피스톤을 비금속재, 일례로 플라스틱 소재로 구성하여 피스톤을 경량화 할 수 있고 이에 따라 피스톤의 운전주파수를 증가하여 고속 왕복운동이 가능하다는 장점이 있다.

특히, 실린더를 피스톤과 동일한 재질로 구성함으로써, 피스톤의 고속왕복 운동간 실린더와 마찰이 발생하더라도 피스톤 또는 실린더의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 피스톤 및 실린더가 비금속재로 구성되므로 리니어 모터에서 발생되는 자속이 피스톤 및 실린더를 경유하여 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있으므로, 리니어 모터의 자속 손실을 줄일 수 있다는 효과가 나타난다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤의 배치모습을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤이 플라스틱 소재로 구성될 때, 종래기술에 비하여 압축기의 가용한 운전주파수가 증가함으로 보여주는 실험 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤이 플라스틱 소재로 구성될 때, 종래기술에 비하여 자계 손실값이 감소함을 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 압축기의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(100)에는, 리니어 압축기가 포함된다. 상세히, 상기 압축기(00)에는, 대략 원통 형상의 쉘(101)과, 상기 쉘(101)의 일측에 결합되는 제 1 커버(102) 및 타측에 결합되는 제 2 커버(103)가 포함된다. 넓은 의미에서, 상기 제 1 커버(102)와 제 2 커버(103)는 상기 쉘(101)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.

상기 리니어 압축기(100)에는, 상기 쉘(101)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동하는 피스톤(200) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 리니어 모터로서 모터 어셈블리(140)가 포함된다. 상기 모터 어셈블리(140)가 구동하면, 상기 피스톤(200)은 고속으로 왕복 운동할 수 있다. 본 실시예에 따른 압축기(100)의 운전 주파수는 대략 100Hz를 형성한다.

상세히, 상기 압축기(100)에는, 냉매가 유입되는 흡입부(104) 및 상기 실린더(120)의 내부에서 압축된 냉매가 배출되는 토출부(105)가 포함된다. 상기 흡입부(104)는 상기 제 1 커버(102)에 결합되고, 상기 토출부(105)는 상기 제 2 커버(103)에 결합될 수 있다.

상기 흡입부(104)를 통하여 흡입된 냉매는 흡입 머플러(150)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 냉매가 상기 흡입 머플러(150)를 통과하는 과정에서, 소음이 저감될 수 있다.

상기 피스톤(200)은 대략 원통 형상을 가지며, 상기 실린더(220)의 내부에 삽입되어 왕복 운동할 수 있다. 상기 실린더(120)는, 상기 흡입 머플러(150)의 적어도 일부분과, 상기 피스톤(200)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다. 상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(200)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다.

상기 피스톤(200)은 플라스틱 소재로 구성될 수 있다. 상기 플라스틱 소재에는, 상기 압축기(100)에 의하여 구동되는 냉동사이클의 압력범위에서 내열성 및 내마모성을 가지는 소재가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 플라스틱 소재에는, 강도가 우수한 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic)이 포함될 수 있다.

구체적으로, 상기 플라스틱 소재에는, 폴리아미드(polyamide)가 포함될 수 있다. 상기 폴리아미드는 고기능수지(엔지니어링 플라스틱, PEEK)의 일종으로 자기 윤활성이 우수하고 마찰계수가 작으므로 내마모성이 우수하다. 그리고, 상기 폴리아미드는 고온에서도 열변형이 적어 내열성이 우수한 장점을 가진다.

다른 예로서, 상기 플라스틱 소재에는, 폴리카보네이트(polycarbonate)가 포함될 수 있다. 상기 폴리카보네이트는 열가소성 플라스틱 중합체로서 고기능수지(엔지니어링 플라스틱, PEEK)로 사용되며, 내열성 및 내충격성이 우수한 장점을 가진다.

또 다른 예로서, 상기 플라스틱 소재에는, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(polycarbonate, PBT 수지)가 포함될 수 있다. 상기 PBT 수지 또한 고기능수지(엔지니어링 플라스틱, PEEK)로 사용되며, 120도 이상의 고온 범위에서도 장시간 사용 가능하며 열변형이 적다는 장점을 가진다. 그리고, 상기 PBT 수지는 낮은 마찰계수를 가지고 있어 내마모성이 우수하다는 장점이 있다.

또 다른 예로서, 상기 플라스틱 소재에는, 엔지니어링 플라스틱의 일종으로서 폴리페닐렌옥시드(PPO 수지) 또는 변성 PPO 수지(MPPO, Modified Polyphenylene Oxide)가 포함될 수 있다. 상기 PPO 수지 및 변성 PPO 수지는 뛰어난 내열성, 기계적 강도를 가진다.

또 다른 예로서, 상기 플라스틱 소재에는, 상기한 폴리아미드, 폴리카보네이트, PBT 수지 및 PPO 수지(또는 변성 PPO 수지) 중 어느 하나의 소재와, 유리강화 섬유가 혼합된 열가소성 합성물이 포함될 수 있다. 따라서, 플라스틱 소재의 강도가 보강될 수 있다.

상기 실린더(120)는 상기 피스톤(200)과 동일한 소재, 즉 플라스틱 소재로 구성될 수 있다. 상세히, 상기 실린더(120)는 상기 피스톤(200)과 동일한 물성치를 가지는 소재, 즉 동일한 종류 및 동일한 성분비를 가지는 소재로 구성될 수 있다. 상기 피스톤(200)과 실린더(120)가 동일한 소재로 구성됨으로써, 열팽창 계수가 서로 같게 된다. 상기 압축기(100)의 운전간, 상기 쉘(100) 내부는 고온(약 100℃)의 환경이 조성되는데, 상기 피스톤(200)과 실린더(120)의 열팽창 계수가 동일하므로, 상기 피스톤(200)과 실린더(120)는 동일한 양만큼 열변형 될 수 있다.

결국, 피스톤(200)과 실린더(120)가 서로 다른 크기 또는 방향으로 열변형 됨으로써, 피스톤과(200)의 운동간에 상기 실린더(120)와 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(200)과 상기 실린더(120)는 동일한 소재로 구성되므로, 상기 피스톤(200)과 상기 실린더(120)간에 마찰이 발생하더라도 상기 피스톤(200) 또는 실린더(120)의 파손을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(200) 및 실린더(120)가 플라스틱 소재로 구성됨으로써, 상기 모터 어셈블리(140)에서 발생된 자속이 상기 피스톤(200) 또는 실린더(120)에 전달되어 상기 피스톤(200)의 외부로 누설되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(200)의 중량이 적게 형성되어 피스톤(200)의 고속 왕복운동이 용이하게 수행될 수 있다.

상기 피스톤(200)의 전방부에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(213)이 형성되며, 상기 흡입공(213)의 전방에는 상기 흡입공(213)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(250)가 제공된다.

상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간 또는 토출 유로를 형성하는 토출 커버(160) 및 상기 토출 커버(160)에 결합되며 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(161,162)가 제공된다.

상기 토출밸브 어셈블리(161,162)에는, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출 커버(160)의 토출 공간으로 유입시키는 토출 밸브(161) 및 상기 토출 밸브(161)와 토출 커버(160)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(162)이 포함된다. 상기 밸브 스프링(162)에는, 일례로 판 스프링(plate spring)이 포함될 수 있다.

상기 피스톤(200)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(250)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(250)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.

한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(162)이 변형하여 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출 커버(160)의 토출공간으로 배출된다.

그리고, 상기 토출 커버(160)의 토출 공간을 유동하는 냉매는 루프 파이프(165)로 유입된다. 상기 루프 파이프(165)는 상기 토출 커버(160)에 결합되어 상기 토출부(105)로 연장되며, 상기 토출 공간의 압축 냉매를 상기 토출부(105)로 가이드 한다.

상기 압축기(100)에는, 상기 실린더(120)의 외측에 결합되는 프레임(110)이 더 포함된다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서, 별도의 체결부재에 의하여 상기 실린더(120)에 체결될 수 있다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다.

한편, 개방된 토출 밸브(161)를 통하여 배출된 고압의 가스 냉매 중 적어도 일부의 가스 냉매는 상기 실린더(120)와 프레임(110)이 결합된 부분의 공간을 통하여 상기 실린더(120)의 외주면 측으로 유동될 수 있다. 그리고, 냉매는 상기 실린더(120)에 형성된 가스 유입부(125)를 통하여 상기 실린더(120)의 내부로 유입된다. 유입된 냉매는 상기 피스톤(200)과 실린더(120) 사이의 공간으로 유동되어 상기 피스톤(200)의 외주면이 상기 실린더(120)의 내주면으로부터 이격되도록 할 수 있다. 따라서, 상기 유입된 냉매는 상기 피스톤(200)의 왕복 운동간 실린더(120)와의 마찰을 감소시키는 "가스 베어링"으로서 기능할 수 있다.

상기 모터 어셈블리(140)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터와, 상기 아우터 스테이터의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터 및 상기 아우터 스테이터와 이너 스테이터의 사이 공간에 위치하는 영구자석(146)이 포함된다. 상기 영구자석(146)은, 상기 아우터 스테이터 및 이너 스테이터와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다.

상기 영구자석(146)은 마그넷 프레임(138)에 의하여 상기 피스톤(200)에 결합될 수 있다. 상세히, 상기 마그넷 프레임(138)은 피스톤 플랜지(230, 도 2 참조)에 결합되어 상기 영구자석(146)을 향하여 절곡하여 연장될 수 있다. 상기 영구자석(146)이 왕복 운동함에 따라, 상기 피스톤(200)은 상기 영구자석(146)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.

상기 마그넷 프레임(138)과 상기 피스톤 플랜지(230)는, 소정의 체결부재(149)에 의하여 체결될 수 있다. 일례로, 상기 체결부재(149)에는, 스크류가 포함될 수 있다.

그리고, 상기 모터 어셈블리(140)에는, 상기 영구자석(146)을 상기 마그넷 프레임(138)에 고정하기 위한 고정부재(147)가 더 포함된다. 상기 고정부재(147)에는, 유리 섬유 또는 탄소 섬유와 수지(resin)가 혼합되어 구성될 수 있다. 상기 고정부재(147)는 상기 영구자석(146)의 내측 및 외측을 감싸도록 제공되어, 상기 영구자석(146)과 상기 마그넷 프레임(138)의 결합상태를 견고하게 유지시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤의 배치모습을 보여주는 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(100)에는, 실린더(120) 및 상기 실린더(120)의 내부에서 축방향, 즉 전후 방향으로 왕복운동 가능하게 제공되는 피스톤 어셈블리(200,250)가 포함된다.

상기 실린더(120)에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 본체(121)의 전방부 외측에 구비되며 상기 실린더 본체(121)로부터 반경방향으로 연장되는 실린더 플랜지(122)가 포함된다. 상기 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 플랜지(122)는 일체로 형성되며, 상기한 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.

상기 실린더 본체(121)는, 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 상기 프레임(110)의 내부에 삽입된다. 따라서, 상기 실린더 본체(121)의 외주면은 상기 프레임(110)의 내주면에 대향하도록 위치될 수 있다. 그리고, 상기 실린더 본체(121)에는, 상기 실린더(120)와 프레임(110)이 결합된 부분의 공간을 통하여 유동한 가스 냉매가 유입되는 가스유입부(125)가 형성된다.

상기 피스톤 어셈블리(200,250)에는, 피스톤(200) 및 상기 피스톤(200)의 전방에 결합되는 흡입밸브(250)가 포함된다. 그리고, 상기 리니어 압축기(100)에는, 상기 흡입밸브(250)를 상기 피스톤(200)의 체결공(215)에 결합시키기 위한 밸브 체결부재(255)가 더 포함된다. 상기 체결공(215)은 상기 피스톤(200)의 전단면의 대략 중심부에 형성된다. 상기 밸브 체결부재(255)는 상기 흡입밸브(250)의 밸브 결합공(252)을 관통하여 상기 체결공(215)에 결합될 수 있다.

상기 피스톤(200)에는, 대략 원기둥 형상을 가지며 축방향으로 연장되는 피스톤 본체(210) 및 상기 피스톤 본체(210)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 피스톤 플랜지(230)가 포함된다. 상기 피스톤 본체(210) 및 상기 피스톤 플랜지(230)는 일체로 형성되며, 상기한 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.

상기 피스톤본체(210)의 전방부에는, 상기 체결공(215)이 형성되는 본체 전단부(212)가 포함된다. 그리고, 상기 본체 전단부(212)에는, 상기 흡입밸브(250)에 의하여 선택적으로 차폐되는 흡입공(213)이 형성된다. 상기 흡입공(213)은 다수 개가 형성되며, 상기 다수 개의 흡입공(213)은 상기 체결공(215)의 외측에 형성된다. 상기 다수 개의 흡입공(213)은 상기 체결공(215)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

상기 실린더 본체(121)의 내주면과, 상기 피스톤 본체(210)의 외주면 사이에는, 상기 가스유입부(125)를 통하여 유입된 냉매가 위치하는 베어링공간부(128)가 형성된다. 상기 베어링공간부(128)의 간극(C1)은 냉매가 상기 피스톤(200)을 부상시키는 높이에 대응될 수 있다. 상기 피스톤(200)의 왕복운동 간에, 냉매의 부상력이 크지 않거나 상기 피스톤(200)에 반경방향으로의 힘이 작용하면, 상기 피스톤(200)과 실린더(120)간에는 마찰이 발생할 수 있다. 본 실시예와 같이, 상기 피스톤(200)과 상기 실린더(120)는 동일한 물성치를 가지는 플라스틱 소재로 구성되므로, 상기 마찰에 의한 피스톤(200) 또는 실린더(120)의 마모량을 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤이 플라스틱 소재로 구성될 때, 종래기술에 비하여 압축기의 가용한 운전주파수가 증가함으로 보여주는 실험 그래프이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더와 피스톤이 플라스틱 소재로 구성될 때, 종래기술에 비하여 자계 손실값이 감소함을 보여주는 실험 그래프이다.

먼저, 도 4의 그래프를 참조하면, 그래프의 X축은 피스톤 및 실린더의 재질을 나타내며, Y축 값은 상기 피스톤 및 실린더의 각 재질에 따른 압축기의 운전주파수 상대값(Hz)을 나타낸다.

X축의 (A)는 종래기술에 따른 피스톤 및 실린더의 재질, 즉 금속재질로 구성되는 피스톤 및 실린더가 구비되는 압축기를 나타낸다. 일례로, 상기 금속재질에는 알루미늄이 포함된다. 그리고, (B)는 본 실시예에 따른 피스톤 및 실린더의 재질, 즉 엔지니어링 플라스틱으로 구성되는 피스톤 및 실린더가 구비되는 압축기를 나타낸다. 일례로, 상기 엔지니어링 플라스틱에는 폴리아미드가 포함된다.

실험결과를 참조하면, 재질 (B)에 따른 압축기의 제 1 운전주파수(f1)는 재질 (A)에 따른 압축기의 제 2 운전주파수(f2)보다 크게 형성됨을 알 수 있다. 상기 제 1 운전주파수(f1)는 상기 제 2 운전주파수(f1)의 약 2~3배에 해당하는 값을 가질 수 있다. 일례로, 상기 재질 (A)에 따른 압축기의 제 2 운전주파수(f2)는 약 60Hz이며, 상기 재질 (B)에 따른 압축기의 제 1 운전주파수(f1)는 약 120~180Hz의 범위에서 형성될 수 있다.

이러한 실험결과에 의하면, 피스톤과 실린더를 플라스틱 소재로 구성하여 압축기에서 왕복운동 하는 부품을 경량화 할 수 있으므로, 압축기의 운전주파수를 증가할 수 있다는 효과가 나타난다.

다음으로, 도 5의 그래프를 참조하면, 그래프의 X축은 피스톤 및 실린더의 재질을 나타내며, Y축 값은 상기 피스톤 및 실린더의 각 재질에 따른 압축기의 자계손실에 대한 상대값(W)을 나타낸다.

X축의 (A)는 종래기술에 따른 피스톤 및 실린더의 재질, 즉 금속재질로 구성되는 피스톤 및 실린더가 구비되는 압축기를 나타낸다. 일례로, 상기 금속재질에는 알루미늄이 포함된다. 그리고, (B)는 본 실시예에 따른 피스톤 및 실린더의 재질, 즉 엔지니어링 플라스틱으로 구성되는 피스톤 및 실린더가 구비되는 압축기를 나타낸다. 일례로, 상기 엔지니어링 플라스틱에는 폴리아미드가 포함된다.

실험결과를 참조하면, 재질 (B)에 따른 압축기의 제 1 자계손실(Lm1)은 재질 (A)에 따른 압축기의 제 2 자계손실(Lm2)보다 작게 형성됨을 알 수 있다. 상기 제 1 자계손실(Lm1)은 상기 제 2 자계손실(Lm2)의 약 25~30%에 해당하는 값을 가질 수 있다. 일례로, 상기 재질 (A)에 따른 압축기의 제 2 자계손실(Lm2)은 약 2W이며, 상기 재질 (B)에 따른 압축기의 제 1 자계손실(Lm1)은 약 0.5~0.6W의 범위에서 형성될 수 있다.

이러한 실험결과에 의하면, 피스톤과 실린더를 플라스틱 소재로 구성하여 리니어 모터에서 발생되는 자속이 피스톤 및 실린더을 경유하여 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있으므로, 리니어 모터의 자속 손실을 줄일 수 있다는 효과가 나타난다.

100 : 압축기 110 : 프레임
120 : 실린더 121 : 실린더 본체
122 : 실린더 플랜지 140 : 모터 어셈블리
200 : 피스톤 210 : 피스톤 본체
230 : 피스톤 플랜지 250 : 흡입밸브

Claims (10)

1. 압축공간을 가지는 실린더; 및
   상기 압축공간의 내부에 삽입되어 전후 방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 포함되며,
   상기 피스톤 및 상기 실린더는 비전도체로 구성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 비전도체에는, 플라스틱 소재가 포함되는 리니어 압축기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 플라스틱 소재에는,
   엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic)이 포함되는 리니어 압축기.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 플라스틱 소재에는,
   폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate) 및 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트(polycarbonate, PBT 수지) 중 어느 하나의 소재가 포함되는 리니어 압축기.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 플라스틱 소재에는,
   폴리페닐렌옥시드(PPO 수지) 또는 변성 PPO 수지(MPPO, Modified Polyphenylene Oxide)가 포함되는 리니어 압축기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 플라스틱 소재에는,
   폴리아미드, 폴리카보네이트, PBT 수지, PPO 수지 및 변성 PPO 수지 중 어느 하나의 소재와, 유리강화 섬유가 혼합된 열가소성 합성물이 포함되는 리니어 압축기.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 피스톤과, 상기 실린더는 동일한 플라스틱 소재로 구성되는 리니어 압축기.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 피스톤을 구성하는 플라스틱 소재와, 상기 실린더를 구성하는 플라스틱 소재는 동일한 성분비를 가지는 리니어 압축기.
9. 제 2 항에 있어서,
   상기 실린더에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체 및 상기 실린더 본체로부터 반경방향 외측으로 연장되는 실린더 플랜지가 포함되며,
   상기 실린더 본체 및 상기 실린더 플랜지는 상기 플라스틱 소재로 구성되는 리니어 압축기.
10. 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤에는, 대략 원기둥 형상을 가지며 축방향으로 연장되는 피스톤 본체 및 상기 피스톤 본체로부터 반경방향으로 연장되는 피스톤 플랜지가 포함되며,
    상기 피스톤 본체 및 상기 피스톤 플랜지는 상기 플라스틱 소재로 구성되는 리니어 압축기.

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