KR20200053797A

KR20200053797A - 리니어 압축기

Info

Publication number: KR20200053797A
Application number: KR1020180137122A
Authority: KR
Inventors: 전우주; 김동한; 김영필; 홍언표
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-05-19
Also published as: US20200149518A1; US11261855B2; CN111173706A; CN111173706B; KR102204575B1

Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다. 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기에는, 피스톤, 실린더 및 프레임이 구비되고, 상기 프레임의 내주면과 상기 실린더의 외주면 사이에 형성된 제 1 베어링 갭, 상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이에 형성된 제 2 베어링 갭이 형성된다. 이때, 상기 제 1 베어링 갭에서 상기 제 2 베어링 갭으로 유체가 유동되도록, 상기 실린더에 형성된 베어링 유입유로 및 상기 실린더의 내주면에 원주방향을 따라 함몰되어 형성된 베어링 사이드 유로가 포함된다.

Description

리니어 압축기{Linear compressor}

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 가전제품 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이러한 압축기를 크게 분류하면, 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor), 회전식 압축기(Rotary compressor) 및 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.

상기 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시킨다.

또한, 상기 회전식 압축기는 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되고 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시킨다.

또한, 상기 스크롤식 압축기는 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 압축시킨다.

최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되는 리니어 압축기가 개발되었다. 상기 리니어 압축기는 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성된다.

상기 리니어 압축기는, 밀폐된 쉘 내부에서 상기 피스톤이 상기 구동 모터(리니어 모터)에 의해 실린더 내부를 왕복 직선 운동한다. 상기 피스톤의 왕복 직선 운동에 따라, 냉매가 흡입되고 압축되어 토출된다.

또한, 상기 리니어 압축기는 왕복 직선 운동하는 상기 피스톤에 냉매 가스를 공급하여 베어링 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 리니어 압축기는 오일 등과 같이 별도의 베어링 유체를 사용하지 않고, 냉매를 이용한 가스베어링 구조를 통해 구동될 수 있다.

이와 같은 가스베어링 구조를 갖는 리니어 압축기와 관련하여, 본 출원인은 선행문헌 1을 출원한 바 있다.

<선행문헌 1>

1. 공개번호 : 제10-2016-0000324호 (공개일자 : 2016년 1월 4일)

2. 발명의 명칭 : 리니어 압축기

상기 선행문헌 1의 리니어 압축기에는, 실린더와 피스톤 사이 공간에 냉매 가스를 공급하여 베어링 기능을 수행하는 가스 베어링 구조가 개시된다. 상기 냉매가스는, 상기 실린더를 통하여 상기 피스톤의 외주면으로 유동하고, 왕복 운동 하는 피스톤에 대한 베어링 작용을 수행한다.

자세하게는, 상기 실린더의 외주면에는 내측으로 함몰된 가스유입부가 구비되어 가스냉매가 수용된다. 또한, 상기 가스유입부에서 상기 실린더의 내주면으로 오리피스가 형성되고, 상기 오리피스를 통해 상기 가스유입부에 수용된 가스냉매가 상기 피스톤의 외주면으로 유동된다.

또한, 이와 같은 가스베어링 구조를 갖는 리니어 압축기와 관련하여 선행문헌 2가 개시된 바 있다.

<선행문헌 2>

1. 등록번호 : US9599130

2. 발명의 명칭 : FLOW RESTRICTOR AND GAS COMPRESSOR

상기 선행문헌 2는 가스베어링을 갖는 압축기에 관한 것으로, 실린더의 외주면에서 내주면으로 베어링 기능을 수행하는 가스 냉매를 공급한다. 이때, 상기 실린더에는 냉매가 유동되도록 형성된 housing 및 상기 housing에 설치되는 flow restrictor가 구비된다.

이때, 상기 선행문헌 1의 및 상기 선행문헌 2의 가스베어링 구조에는 다음과 같은 문제점이 있다.

(1) 상기 피스톤의 외주면으로 유동된 가스냉매가 상기 피스톤을 효과적으로 지지하지 못한다는 문제점이 있다. 자세하게는, 상기 실린더에서 냉매가 공급되는 부분에만 상기 피스톤을 지지하는 지지력을 갖는다. 따라서, 상기 피스톤을 보다 안정적으로 지지하기 위해서는 상기 실린더에 냉매가 관통되는 구조를 보다 많이 형성해야 한다는 문제점이 있다.

(2) 또한, 상기 실린더에 냉매가 관통되는 구조가 많이 형성되는 경우, 비교적 많은 양의 가스냉매가 공급되어야 한다는 문제점이 있다. 이와 같이, 상기 피스톤을 지지하기 위해 비교적 많은 양의 가스냉매가 가스베어링으로 공급되는 경우, 전체 시스템의 냉매 유량이 감소하고 압축효율이 저감되는 문제점이 있다.

(3) 또한, 선행문헌 1에는 상기 가스유입부에 수용된 가스냉매에 포함된 이물질에 의해 오리피스가 폐쇄되는 문제점이 있다. 그에 따라, 상기 오리피스를 통해 가스냉매가 유동되지 못하고, 결과적으로 피스톤 등의 구동부가 파손될 수 있는 문제점이 있다.

(4) 또한, 선행문헌 2에 개시된 구조는 매우 복잡하여 실제로 구현이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 비교적 적은 양의 가스냉매로 피스톤을 효과적으로 지지하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

자세하게는, 베어링 유입유로 및 상기 베어링 유입유로를 원주방향으로 연결하는 베어링 사이드 유로를 통해, 상기 피스톤을 원주방향으로 모두 지지하는 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 비교적 적은 양의 가스냉매를 가스베어링으로 사용함에 따라, 전체 시스템의 냉매유량이 증가되고 압축효율이 상승된 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기에는, 축방향으로 왕복이동되는 피스톤, 상기 피스톤의 외주면을 감싸도록, 상기 피스톤의 반경방향 외측에 배치되는 실린더, 상기 실린더의 외주면을 감싸도록, 상기 실린더의 반경방향 외측에 배치되는 프레임이 구비된다.

그리고, 상기 프레임의 내주면과 상기 실린더의 외주면 사이에 형성된 제 1 베어링 갭 및 상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이에 형성된 제 2 베어링 갭이 형성된다.

이때, 상기 제 1 베어링 갭에서 상기 제 2 베어링 갭으로 유체가 유동되도록, 상기 실린더에 형성된 베어링 유입유로가 더 포함된다. 그리고, 상기 실린더의 내주면에 원주방향을 따라 함몰되어 형성된 베어링 사이드 유로가 포함되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 베어링 사이드 유로는 상기 베어링 유입유로를 통해 유동된 유체가 원주방향으로 유동되도록 형성된다. 그에 따라, 상기 피스톤의 외주면을 둘러싸도록 유체가 배치될 수 있고, 상기 피스톤을 보다 효과적으로 지지할 수 있다.

또한, 상기 베어링 유입유로는 원주방향으로 이격되어 복수 개가 형성되고, 상기 베어링 사이드 유로는 원주방향으로 이격된 복수의 베어링 유입유로를 서로 연결하도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

비교적 적은 양의 가스냉매로 피스톤을 지지하기 때문에, 가스 베어링에 필요한 냉매의 소비유량이 감소된다. 그에 따라, 전체 시스템의 냉매유량이 증가되고 압축효율이 상승되는 장점이 있다.

자세하게는, 상기 실린더의 내주면으로 냉매를 공급하는 베어링 유입유로 및 상기 베어링 유입유로에서 원주방향으로 연장된 베어링 사이드 유로를 통해, 상기 피스톤을 효과적으로 지지할 수 있다는 장점이 있다.

특히, 상기 베어링 사이드 유로는 원주방향으로 연장된 링 형상으로 구비되어 상기 피스톤의 외주면을 원주방향으로 모두 지지할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 실린더의 내주면에 함몰되어 형성된 베어링 유입유로를 통해 상기 피스톤을 지지하기 위한 충분한 양의 냉매를 수용할 수 있다는 장점이 있다.

더하여, 축방향으로 동일평면상에 위치되고 원주방향으로 이격된 복수의 베어링 유입유로를 통해 내부에 수용된 냉매의 압력을 비교적 높게 유지할 수 있다. 그에 따라, 상기 피스톤을 지지하는 지지력이 증가되는 장점이 있다.

또한, 상기 베어링 사이드 유로는 상기 베어링 유입유로 내부의 압력을 유지하며 적은 양의 냉매의 유동을 유도하도록 형성된다. 그에 따라, 보다 많은 양의 냉매가 상기 피스톤에 지지력을 갖는다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 II-II'에 해당되는 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부 구성을 분해하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 VI-VI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 7는 도 6에서 프레임, 실린더 및 피스톤의 단면을 베어링 냉매의 유동과함께 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 리니어 압축기의 실린더를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 IX-IX'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 10은 도 8의 X-X'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 리니어 압축기의 실린더를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 XII-XII'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 13은 도 11의 XIII-XIII'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 리니어 압축기의 실린더를 도시한 도면이다.
도 15는 도 14의 XV-XV'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 16은 도 14의 XVI-XVI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 17은 다른 실시 예에 따른 도 14의 XV-XV'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 18은 다른 실시 예에 따른 도 14의 XVI-XVI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 19는 또 다른 실시 예에 따른 도 14의 XV-XV'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 리니어 압축기의 실린더를 도시한 도면이다.
도 21는 도 20의 XXI-XXI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 22는 도 20의 XXII-XXII'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)에는, 피스톤(130), 실린더(120) 및 프레임(110)이 포함된다.

상기 피스톤(130)은 왕복이동되는 구성에 해당된다. 특히, 상기 피스톤(130)은 일방향으로 직선왕복운동되며 냉매를 압축하는 구성에 해당된다. 이때, 상기 일방향을 축방향이라 하고, 상기 축방향은 도 1상에서 가로방향에 해당된다.

상기 실린더(120)는 상기 피스톤(130)을 수용하는 구성에 해당된다. 자세하게는, 상기 실린더(120)는 상기 피스톤(130)의 외주면을 감싸도록 상기 피스톤(130)의 반경방향 외측에 배치된다.

상기 반경방향은 상기 축방향의 수직한 방향에 해당된다. 도 1상에서 세로방향이 상기 반경방향 중 하나로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 반경 방향 중에서, 상기 피스톤(130)에서 상기 실린더(120)를 향하는 방향을 반경방향 외측이라 하고, 그 반대방향을 반경방향 내측이라 한다.

또한, 상기 실린더(120)는 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축공간(P)을 형성하는 구성에 해당된다. 상기 압축공간(P)은 상기 피스톤(130)의 축방향 전방 및 상기 실린더(120)의 내측에 형성되는 공간에 해당된다. 그리고, 상기 피스톤(130)은 축방향 전방으로 이동되어 상기 압축공간(P)에 수용된 냉매를 압축할 수 있다.

또한, 상기 압축공간(P)은 흡입밸브(135) 및 토출밸브(161)의 사이에 형성된 공간으로 정의될 수 있다. 이때, 상기 흡입밸브(135) 및 상기 토출밸브(161)는 냉매의 유동을 조절하는 구성에 해당된다.

상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)을 수용하는 구성에 해당된다. 자세하게는, 상기 실린더(120)의 외주면을 감싸도록, 상기 실린더(120)의 반경방향 외측에 배치된다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 흡입 파이프(104) 및 토출 파이프(106)가 포함된다. 상기 흡입 파이프(104)는 상기 리니어 압축기(10)로 냉매가 유입되는 냉매관이고, 상기 토출 파이프(106)는 상기 리니어 압축기(10)에서 냉매가 토출되는 냉매관으로 이해될 수 있다.

상기 흡입 파이프(104)는 상기 피스톤(130)의 축방향 후방에 배치되어 상기 압축공간(P)으로 냉매를 공급한다. 즉, 상기 피스톤(130)의 축방향 후방에는 상기 흡입 파이프(104)가 배치되고, 상기 피스톤(130)의 축방향 전방에는 상기 압축공간(P)이 형성된다. 따라서, 냉매가 유동하는 방향이 축방향 전방이라 이해될 수 있다.

이때, 상기 축 방향은 상기 피스톤(130)의 왕복운동방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 축 방향 중에서, 상기 흡입 파이프(104)로부터 상기 압축공간(P)을 향하는 방향을 축방향 전방이라 하고, 그 반대방향을 축방향 후방이라 한다. 따라서, 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동할 때, 상기 압축공간(P)에 수용된 냉매가 압축될 수 있다.

또한, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 피스톤(130)의 왕복운동방향으로 연장되어 설치될 수 있다. 즉, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 피스톤(130)의 축방향 후방에 축방향으로 설치된다. 그에 따라, 상기 흡입 파이프(104)로 유동된 냉매는 유동손실을 최소화하여 상기 압축공간(P)으로 유동되어 압축될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 압축공간(P)에서 토출된 냉매가 유동되는 토출공간(D)이 구비된다. 상기 토출공간(D)은 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)의 축방향 전방에 형성된다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출공간(D)을 형성하는 토출커버(160)가 포함된다. 상기 토출커버(160)는 상기 프레임(110)의 전방에 결합되어 상기 토출공간(D)을 형성할 수 있다. 상기 토출 파이프(106)는 상기 토출커버(160)의 일 측에 배치되어 상기 토출공간(D)에 수용된 냉매를 유동시킬 수 있다.

이때, 상기 피스톤(130), 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)의 사이에는 소정의 갭(gap)이 존재한다. 상기 갭은 소정의 유체가 유동될 수 있는 정도의 작은 틈을 의미한다.

자세하게는, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 프레임(110)의 내주면과 상기 실린더(120)의 외주면 사이에 형성된 제 1 베어링 갭(200) 및 상기 실린더(120)의 내주면과 상기 피스톤(130)의 외주면 사이에 형성된 제 2 베어링 갭(300)이 포함된다.

도 1 및 후술할 도 2에서는 설명의 편의상 상기 제 1 베어링 갭(200) 및 상기 제 2 베어링 갭(300)을 비교적 넓게 도시하였다. 실제로는 상기 프레임(110), 상기 실린더(120) 및 상기 피스톤(130)은 거시적으로 서로 접한 상태로 구비된다. 따라서, 실제크기와 유사하게 도시된 도면상(도 6 및 도 7)에는 상기 제 1 베어링 갭(200) 및 상기 제 2 베어링 갭(300)은 도시되지 않을 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는 상기 제 1 베어링 갭(200)에서 상기 제 2 베어링 갭(300)으로 유체가 유동되는 베어링 유입유로(400)가 포함된다. 다르게 말하면, 상기 베어링 유입유로(400)는 상기 실린더(120)의 외주면에서 내주면으로 연장되어 형성된 유로로 이해될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 제 1 베어링 갭(200)으로 유체를 유동시키는 베어링 공급유로(1109)가 포함된다. 상기 베어링 공급유로(1109)는 상기 프레임(110)을 관통하여 형성된다. 특히, 상기 베어링 공급유로(1109)는 상기 토출공간(D)으로 토출된 냉매 중 적어도 일부가 상기 제 1 베어링 갭(200)으로 유동되도록 형성된다.

따라서, 상기 제 1 베어링 갭(200)으로 유동되는 냉매는 상기 토출공간(D)으로 유동된 냉매 중 일부에 해당된다. 그리고, 상기 제 1 베어링 갭(200)으로 유동된 냉매는 상기 베어링 유입유로(400)를 통해 상기 제 2 베어링 갭(200)으로 유동된다.

즉, 상기 피스톤(130)에 의해 압축된 냉매 중 일부가 상기 피스톤(130)의 외주면으로 공급된다. 이와 같은 냉매는 상기 피스톤(130)을 지지하는 베어링의 기능을 수행할 수 있다. 이하, 이를 베어링 냉매라 하고, 상기 베어링 냉매에 의한 상기 피스톤(130)의 지지력을 설명한다.

도 2는 도 1의 II-II'에 해당되는 단면을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(130), 상기 실린더(120) 및 상기 프레임(110)은 반경방향으로 차례로 배치된다. 그리고, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)의 사이에는 상기 제 1 베어링 갭(200)이 형성되고, 상기 실린더(120)와 상기 피스톤(130)의 사이에는 제 2 베어링 갭(300)이 형성된다.

또한, 상기 실린더(120)에는 상기 베어링 유입유로(400)가 형성된다. 상기 베어링 유입유로(400)는 원주방향으로 이격되어 복수 개가 형성된다. 예를 들어, 도 2의 (a)에서는 원주방향으로 90도 간격으로 이격된 4개의 베어링 유입유로(400)를 도시하였다. 또한, 도 2의 (b)에서는 원주방향으로 120도 간격으로 이격된 3개의 베어링 유입유로(400)를 도시하였다.

이때, 복수의 베어링 유입유로(400)는 서로 다른 유로를 형성한다. 자세하게는, 각 베어링 유입유로(400)는 상기 실린더(120)의 외주면에 형성된 베어링 입구단에서 상기 실린더(120)의 내주면에 형성된 베어링 출구단으로 연장되어 형성된다. 그리고, 복수의 베어링 유입유로(400)의 베어링 입구단은 상기 실린더(120)의 외주면에 원주방향으로 이격되어 형성된다. 또한, 복수의 베어링 유입유로(400)의 베어링 출구단은 상기 실린더(120)의 내주면에 원주방향으로 이격되어 형성된다.

그에 따라, 상기 제 1 베어링 갭(200)에서 상기 제 2 베어링 갭(300)으로 유동되는 유체, 즉, 베어링 냉매는 복수의 유로로 분지되어 유동된다. 예를 들어, 도 2의 (a)의 경우 베어링 냉매는 4개의 유로로 분지되어 유동되고, 도 2의 (b)의 경우 베어링 냉매는 3개의 유로로 분지되어 유동된다.

이와 같이 유동된 베어링 냉매는 상기 피스톤(130)을 지지하는 역활을 한다. 자세하게는, 상기 복수의 베어링 유입유로(400)는 상기 베어링 냉매가 수용되는 주머니(pocket)으로 기능한다. 그리고, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 베어링 냉매는 상기 피스톤(130)에 의해 압축된 냉매로 높은 압력의 냉매가스에 해당된다.

그에 따라, 상기 베어링 냉매가 수용된 상기 베어링 유입유로(400)는 가압된 가스에 의해 압력이 발생하여 상기 피스톤(130)을 지지할 수 있다. 그리고, 상기 베어링 유입유로(400)의 개수가 많을 수록 상기 피스톤(130)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.

이는 상기 베어링 유입유로(400)가 형성되지 않은 면, 즉, 상기 제 2 베어링 갭(300)에서는 지지력이 거의 발생되지 않기 때문이다. 상기 제 2 베어링 갭(300)은 매우 좁게 마련되어 아주 적은 양의 유체가 유동되고 그 유속이 매우 크다. 따라서, 상기 제 2 베어링 갭(300)에서 발생되는 압력은 매우 작아 상기 피스톤(130)을 거의 지지하지 못한다.

그러나, 상기 베어링 유입유로(400)의 개수가 많아질수록, 상기 베어링 유입유로(400)에 수용되는 베어링 냉매의 양이 많아진다. 이는 상기 피스톤(130)에 의해 압축된 냉매 중 비교적 많은 양의 냉매가 순환되어 제기능을 하지 않는 것을 의미한다. 즉, 전체적인 시스템 측면에서 상기 베어링 냉매의 양은 최소화되는 것이 효율적이다.

결과적으로, 베어링 냉매의 양을 최소화하며 상기 피스톤을 효과적으로 지지할 필요성이 있다. 그에 따라, 본 발명의 사상에 따른 상기 리니어 압축기(10)에는 베어링 사이드 유로(500)가 더 포함된다.

상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 베어링 유입유로(400)를 통해 유동된 유체가 원주방향으로 유동되도록 형성된다. 자세하게는, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 실린더(120)의 내주면에 원주방향을 따라 함몰되어 형성된다.

특히, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 실린더(120)의 내주면에 링 형상의 홈으로 형성된다. 또한, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 피스톤(130)의 외측에 상기 피스톤(130)의 왕복운동방향과 수직하게 형성된다. 따라서, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 축방향과 수직하게 원주방향으로 연장된 링 형상의 홈으로 형성된다.

또한, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 베어링 유입유로(400)로 유동된 유체 중 미세한 유량의 유체가 유동되도록 미세한 크기의 홈으로 형성된다. 따라서, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 베어링 유입유로(400)보다 적은 양의 냉매를 수용할 수 있다.

또한, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 이격된 복수의 베어링 유입유로(400)를 서로 연결하도록 형성된다. 특히, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 복수의 베어링 유입유로(400)의 베어링 출구단에서 원주방향으로 연장되어 형성된다.

그에 따라, 상기 복수의 베어링 유입유로(400)의 베어링 입구단을 통해 서로 다른 유로로 분지되어 유동된 유체는, 상기 베어링 사이드 유로(500)에 의해 상기 복수의 베어링 유입유로(400)의 베어링 출구단에서 서로 합지될 수 있다. 다르게 말하면, 상기 복수의 베어링 유입유로(400)는 서로 다른 유로를 형성하도록, 상기 베어링 사이드 유로(500)에서 상기 실린더(120)의 외주면으로 각각 연장되어 형성된다.

이와 같은 구조로 인해 상기 피스톤(130)은 상기 베어링 유입유로(400)뿐만 아니라 상기 베어링 사이드 유로(500)에 수용된 유체에 의해 지지될 수 있다.

도 2의 (a)를 참고하면, 상기 피스톤(130)의 외주면은 상기 베어링 사이드 유로(500)에 수용된 냉매에 의해 4곳(4 spots)이 지지된다. 그리고, 나머지 부분은 상기 베어링 사이드 유로(500)에 수용된 냉매에 의해 지지된다.

결과적으로 상기 피스톤(130)의 외주면은 원주방향으로 모두 지지될 수 있다. 따라서, 도 2의 (b)와 같이 상기 베어링 유입유로(400)의 개수를 줄여도 상기 피스톤(130)이 효과적으로 지지될 수 있다.

그리고, 베어링 냉매의 유동을 정리하면, 상기 압축공간(P)에서 상기 토출공간(D)으로 유동된 냉매 중 일부가 상기 베어링 냉매에 해당되어, 베어링 공급유로(1109)로 유동된다. 상기 제 1 베어링 갭(200)으로 유동된 냉매는 상기 베어링 유입유로(400)를 통해 상기 제 2 베어링 갭(300)으로 유동된다.

이때, 상기 베어링 냉매는 상기 복수의 베어링 유입유로(400)를 통해 각각 유동되고, 각 베어링 유입유로(400)에 수용되어 상기 피스톤(130)을 지지하는 압력이 발생된다. 그리고, 각 베어링 유입유로(400)에 수용된 베어링 냉매 중 일부가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 서로 연통된다. 그리고, 상기 베어링 사이드 유로(500)에 수용된 냉매에 의해 상기 피스톤(130)을 지지하는 압력이 발생된다.

도 1을 참고하면, 상기 베어링 유입유로(400) 및 상기 베어링 사이드 유로(500)는 축방향으로 상기 흡입 파이프(104)와 상기 압축공간(P)의 사이에 형성된다. 다르게 말하면, 상기 베어링 유입유로(400) 및 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 피스톤(130)의 왕복이동에도 상기 피스톤(130)의 외측에 위치될 수 있도록 형성된다. 이는, 상기 베어링 유입유로(400) 및 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 피스톤(130)의 외주면을 지지하기 위한 구성에 해당되기 때문이다.

또한, 상기 베어링 유입유로(400) 및 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 피스톤(130)의 왕복이동방향으로 이격된 복수 개로 형성된다. 즉, 상기 베어링 유입유로(400) 및 상기 베어링 사이드 유로(500)는 축방향으로 이격되어 복수 개가 형성된다. 이는 상기 피스톤(130)을 보다 안정적으로 지지하기 위함이다.

이하, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)의 구체적인 형상과 함께 상기에서 설명한 특징을 구체적으로 설명한다. 다만, 이는 예시적인 것으로 상기 리니어 압축기(10)의 형상 및 구성은 이에 제한되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해하여 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)에는, 쉘(101) 및 상기 쉘(101)에 결합되는 쉘 커버(102, 103)가 포함된다. 넓은 의미에서, 상기 쉘 커버(102, 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. 예를 들어, 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 3을 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 5 참조)에 전달하는 구성으로서 이해된다. 상기 터미널(108)은 코일(141c, 도 5 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. 상세하게는, 상기 쉘 커버(102, 103)에는, 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)가 포함된다. 상기 쉘 커버(102, 103)에 의하여, 상기 쉘(101)의 내부공간은 밀폐될 수 있다.

도 3을 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. 즉, 상기 제 1, 2 쉘 커버(102, 103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 쉘(101) 또는 상기 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, 흡입 파이프(104), 토출 파이프(105) 및 프로세스 파이프(106)가 포함된다.

상기 흡입 파이프(104)는 냉매가 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입되도록 마련된다. 예를 들어, 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.

상기 토출 파이프(105)는 압축된 냉매가 상기 리니어 압축기(10)로부터 배출되도록 마련된다. 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 쉘 커버(102)보다 상기 제 2 쉘 커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

상기 프로세스 파이프(106)는 냉매를 상기 리니어 압축기(10)에 보충하기 위해 마련된다. 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.

이때, 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, 작업자의 작업 편의성이 도모될 수 있다.

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. 즉, 상기 제 2 쉘 커버(103)의 적어도 일부분은, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 주입되는 냉매의 저항으로서 작용할 수 있다.

따라서, 냉매의 유로관점에서, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 유입되는 냉매의 유로 크기는, 상기 쉘(101)의 내부공간으로 진입하면서 작아지도록 형성된다. 이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있다.

또한, 이 과정에서, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 가스냉매가 피스톤(130)의 내부로 유입되면서, 냉매의 압축성능이 개선될 수 있다. 이때, 상기 유분은, 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 수 있다.

상기 제 1 쉘 커버(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, 전후 왕복운동 하는 구동부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부가 포함될 수 있다.

상기 구동부에는, 후술할 피스톤(130), 마그넷 프레임(138), 영구자석(146), 서포터(137) 및 흡입 머플러(150) 등과 같은 부품이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 지지부에는, 후술할 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 쉘 커버(102)의 내측면에는, 스토퍼(102b)가 구비될 수 있다. 상기 스토퍼(102b)는 상기 리니어 압축기(10)의 운반 중 발생하는 진동 또는 충격 등에 의하여, 상기 압축기의 본체, 특히 후술할 모터 어셈블리(140)가 상기 쉘(101)에 부딪혀 파손되는 것을 방지하는 구성으로서 이해된다.

특히, 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. 예를 들어, 상기 스프링체결부(101a)는 상기 제 2 쉘 커버(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 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부 구성을 분해하여 도시한 도면이고, 도 6은 도 3의 VI-VI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다. 도 5는 설명의 편의상, 상기 쉘(101) 및 상기 쉘 커버(102, 103) 등을 생략하고 도시하였다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110), 실린더(120), 피스톤(130) 및 모터 어셈블리(140)가 포함된다. 상기 모터 어셈블리(140)는 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 리니어 모터에 해당되고, 상기 모터 어셈블리(140)의 구동에 따라 상기 피스톤(130)은 왕복운동할 수 있다.

상기 프레임(110)의 내측에 상기 실린더(120)가 수용된다. 이때, 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서 이해된다. 예를 들어, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 압입(壓入, press fitting)될 수 있다.

또한, 상기 실린더(120)의 내측에 상기 피스톤(130)이 이동가능하게 수용된다. 또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)의 내측에 수용되는 흡입 머플러(150)가 더 포함된다.

상기 흡입 머플러(150)는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매로부터 발생되는 소음을 저감하기 위한 구성에 해당된다. 자세하게는, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는, 상기 흡입 머플러(150)를 통과하여 상기 피스톤(130)의 내부로 유동된다. 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 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.

자세하게는, 상기 제 1 머플러(151)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되고, 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.

또한, 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. 예를 들어, 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.

상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤(130)의 전면부에는, 상기 압축공간(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)는 체결부재(136)에 의해 상기 피스톤(130)에 결합될 수 있다.

상기 압축공간(P)의 전방에는, 상기 압축공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(D)을 형성하는 토출커버(160) 및 상기 토출커버(160)에 결합되며 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(161, 163)가 제공된다. 상기 토출공간(D)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 압축공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출커버(160)의 토출공간으로 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. 예를 들어, 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.

따라서, 상기 압축공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축공간(P)의 일측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축공간(P)의 타측, 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 압축공간(P)으로 흡입된다. 반면, 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(D)을 유동한 냉매를 배출시키는 커버파이프(162a)가 더 포함된다. 예를 들어, 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. 예를 들어, 상기 루프 파이프(162b)는 감겨진 형상을 가질 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.

상세하게는, 도 6의 단면도를 기준으로, 상기 마그넷 프레임(138)은 상기 피스톤(130)의 후측에서 반경방향 외측으로 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 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)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 관통되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 피스톤(130), 상기 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 연장되는 리어 커버(170)가 더 포함된다. 상세하게는, 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. 또한, 상기 리어 커버(170)의 후측은 후술할 제 2 지지장치(185)에 의하여 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. 또한, 상기 서포터(137)에는, 상기 제 1 공진스프링(176a)에 결합되는 제 1 스프링지지부(137a)가 포함될 수 있다.

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 쉘 커버(103)에 인접하게 배치되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다. 상세하게는, 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 쉘 커버(102)에 결합되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다. 상세하게는, 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 7는 도 6에서 프레임, 실린더 및 피스톤의 단면을 베어링 냉매의 유동과함께 도시한 도면이다. 도 7은 설명의 편의상 다른 구성을 생략하고, 상기 프레임(110), 상기 실린더(120) 및 상기 피스톤(130)을 도시하였다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(110)의 내측에 상기 실린더(120)가 배치되고, 상기 실린더(120)의 내측에 상기 피스톤(130)이 구비된다.

상기 프레임(110)에는, 축방향으로 연장되는 프레임 본체(111) 및 상기 프레임 본체(111)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 프레임 플랜지(112)가 포함된다. 이때, 상기 프레임 본체(111)와 상기 프레임 플랜지(112)는 서로 일체로 형성될 수 있다.

상기 프레임 본체(111)는, 축방향 상단 및 하단이 개방된 원통 형상으로 구비된다. 상기 프레임 본체(111)의 반경방향 내측에는 상기 실린더(120)가 수용된다. 한편, 상기 프레임 본체(111)의 반경방향 외측에는 상기 이너 스테이터(148)가 결합되고, 상기 영구자석(146) 및 상기 아우터 스테이터(141)가 배치된다.

상기 프레임 플랜지(112)는 축방향으로 소정의 두께를 갖는 원판형상으로 구비된다. 특히, 상기 프레임 플랜지(112)는 상기 프레임 본체(111)의 전단부에서 반경방향으로 연장된다. 따라서, 상기 프레임 본체(111)의 반경방향 외측에 배치되는 상기 이너 스테이터(148), 상기 영구자석(146) 및 상기 아우터 스테이터(141)는 상기 프레임 플랜지(112)보다 축방향으로 후방에 배치된다.

또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는 축방향으로 관통되는 복수의 개구가 형성된다. 이때, 상기 복수의 개구에는, 토출 체결홀(1100, 도 5 참조), 스테이터 체결홀(1102) 및 단자삽입구(1104)가 포함된다.

상기 토출 체결홀(1100)에는 상기 토출 커버(160)와 상기 프레임(110)을 체결하기 위한 소정의 체결부재(미도시)가 삽입된다. 자세하게는, 상기 체결부재(미도시)는 상기 토출 커버(160)를 관통하여 상기 프레임 플랜지(112)의 전방으로 삽입될 수 있다.

상기 스테이터 체결홀(1102)에는 앞서 설명한 커버체결부재(149a)가 삽입된다. 상기 커버체결부재(149a)는 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임 플랜지(112)를 결합시켜, 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임 플랜지(112) 사이에 배치되는 상기 아우터 스테이터(141)를 축방향으로 고정시킬 수 있다.

상기 단자삽입구(1104)에는 앞서 설명한 아우터 스테이터(141)의 단자부(141d)가 삽입될 수 있다. 즉, 상기 단자부(141d)는 상기 단자삽입구(1104)를 통해 상기 프레임(110)의 후방에서 전방으로 관통되어 외부로 인출 또는 노출될 수 있다.

이때, 상기 토출 체결홀(1100), 상기 스테이터 체결홀(1102) 및 상기 단자삽입구(1104)는 복수 개로 구비되고, 원주방향으로 차례로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 토출 체결홀(1100), 상기 스테이터 체결홀(1102) 및 상기 단자삽입구(1104)는 각각 3개로 구비되고 원주방향으로 120도 간격으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 단자삽입구(1104), 상기 토출 체결홀(1100) 및 상기 스테이터 체결홀(1102)이 원주방향으로 차례로 이격되어 배치된다. 또한, 인접하는 개구간에는 원주방향으로 30도씩 이격되어 배치될 수 있다.

예를 들어, 각각의 상기 단자삽입구(1104)와 상기 토출 체결홀(1100)이 원주방향으로 30도로 이격되어 배치된다. 또한, 각각의 상기 토출 체결홀(1100)과 상기 스테이터 체결홀(1102)이 원주방향으로 30도로 이격되어 배치된다. 한편, 각각의 상기 단자삽입구(1104)와 상기 스테이터 체결홀(1102)는 원주방향으로 60도로 이격되어 배치된다.

각 배치는 상기 단자삽입구(1104), 상기 토출 체결홀(1100) 및 상기 스테이터 체결홀(1102)의 원주방향 중심을 기준으로 한다.

또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 프레임 플랜지(112)의 전면에서 후방으로 함몰된 가스홀(1106)이 형성된다. 이때, 상기 가스홀(1106)로 유동되는 냉매는 상기 압축공간(P)에서 상기 토출공간(D)으로 유동되는 냉매 중 일부에 해당된다.

이와 같은 냉매는 베어링의 기능을 수행하는 냉매에 해당되고, 이하, 베어링 냉매라 한다. 다시 말하면, 상기 베어링 냉매는 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매 중 일부에 해당되며, 상기 압축기(10)를 유동하는 냉매 중 일부에 해당된다.

또한, 상기 프레임(110)에는 상기 프레임 플랜지(112)에서 상기 프레임 본체(111)로 관통되어 연장된 베어링 공급유로(1109)가 형성된다. 상기 베어링 공급유로(1109)는 상기 가스홀(1106)에서 상기 프레임 본체(111)의 내주면까지 연장된다. 그에 따라, 상기 베어링 공급유로(1109)는 반경방향 및 축방향으로 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 가스홀(1106)에는 상기 베어링 냉매의 이물질을 필터링하는 가스필터(1107)가 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 가스홀(1106)은 원통형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 가스필터(1107)는 원형필터로 구비되고, 상기 가스홀(1106)의 축방향 후단에 배치될 수 있다.

또한, 상기 프레임(110)에는, 주변의 부품간의 결합력을 증대하기 위한 실링부재가 삽입되는 다양한 설치홈이 구비된다. 또한, 상기 프레임(110)과 결합되는 주변의 부품에 실링부재가 삽입되는 설치홈이 구비될 수 있다.

예를 들어, 상기 프레임 플랜지(112)의 전면에는 후방으로 함몰된 제 1 설치홈(1120)이 구비된다. 상기 제 1 설치홈(1120)에 삽입되는 실링부재는 상기 프레임(110)과 상기 토출커버(160)의 사이에 배치되어, 냉매의 누설을 방지하고 결합력을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 프레임 본체(111)의 외주면에는 내측으로 함몰된 제 2 설치홈(1110)이 구비된다. 상기 제 2 설치홈(110)에 삽입되는 실링부재는 상기 프레임(110)과 상기 이너 스테이터(146)와의 결합력을 증대시킬 수 있다.

상기 실린더(120)에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 본체(121)의 전방부 외측에 구비되는 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.

상기 실린더 플랜지(122)에는, 상기 실린더 본체(121)의 전방부로부터 반경방향 외측으로 연장되는 제 1 플랜지(122a) 및 상기 제 1 플랜지(122a)로부터 전방으로 연장되는 제 2 플랜지(122b)가 포함된다. 상기 실린더(120)가 상기 플레임(110)에 수용될 때, 상기 제 2 플랜지(122b)가 변형되며 압입될 수 있다.

상기 실린더 본체(121)에는 상기 베어링 냉매가 유동되는 베어링 유입유로(400)가 형성될 수 있다. 상기 베어링 유입유로(400)는 상기 실린더 본체(121)를 반경방향으로 관통하여 형성된다. 즉, 상기 베어링 유입유로(400)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면에서 내주면으로 연장되어 형성된다.

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.

즉, 상기 피스톤 본체(131)는 상기 실린더(120)의 내측에 수용되는 부분에 해당된다. 상기 피스톤 본체(131)의 전면에는, 앞서 설명한 흡입공(133)이 형성된다. 또한, 상기 피스톤 본체(131)의 전면에는 상기 체결부재(136)에 의해 상기 흡입밸브(135)가 결합된다.

자세하게는, 상기 흡입밸브(135)는 상기 피스톤 본체(131)의 전면에 중심부에 고정된다. 그리고, 상기 피스톤(130)의 왕복 운동에 의해 상기 흡입밸브(135)의 외측부가 전방으로 휘어지면서 상기 흡입공(133)을 개방할 수 있다. 그리고, 상기 흡입공(133)을 통해 상기 압축공간(P)으로 냉매가 유동될 수 있다.

상기 피스톤 플랜지(132)는 상기 피스톤 본체(131)에서 반경방향 외측으로 연장되고, 상기 실린더 본체(121)의 후방에 위치될 수 있다. 또한, 상기 피스톤 플랜지(132)에는 상기 마그넷 프레임(138) 및 상기 서포터(137)와의 결합을 위한 체결부재가 삽입되는 피스톤 결합공(1320)이 마련 수 있다. 상기 피스톤 결합공(1320)은 원주방향으로 동일한 간격으로 이격된 복수 개로 구비된다.

이와 같은 구조를 참조하여, 도 7에 화살표로 도시된 베어링 냉매의 유동을 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 베어링 냉매는 상기 압축공간(P)에서 토출된 냉매 중 상기 가스홀(1106)로 유동된 일부 냉매로 이해된다. 그리고, 상기 베어링 냉매는 상기 베어링 공급유로(1109)를 통해 상기 프레임(110)을 관통하여 상기 실린더(120)의 외주면으로 유동될 수 있다.

그리고, 상기 베어링 냉매는 상기 베어링 유입유로(400)를 통해 상기 피스톤(130)의 외주면으로 유동되어 상기 피스톤(130)을 지지할 수 있다. 특히, 상기 베어링 유입유로(400)는 소정의 냉매를 수용할 수 있는 주머니(pocket)의 형태로 마련될 수 있다.

따라서, 상기 베어링 유입유로(400)에 수용된 냉매의 압력에 의해 상기 피스톤(130)이 지지될 수 있다. 또한, 상기 베어링 유입유로(400)는 상기 피스톤(130)을 지지하도록 복수 개가 마련된다.

자세하게는, 상기 베어링 유입유로(400)는 원주방향으로 이격된 복수 개로 마련될 수 있다. 특히, 복수의 베어링 유입유로(400)는 원주방향으로 동일한 간격으로 배치되어 상기 피스톤(130)의 외주면을 안정적으로 지지할 수 있다. 이하, 원주방향으로 이격된 복수의 베어링 유입유로(400)를 N개의 아크 베어링 유입유로로 구분한다(N은 1보다 큰 자연수).

또한, 상기 베어링 유입유로(400)는 축방향으로 이격된 복수 개로 마련될 수 있다. 상기 피스톤(130)을 축방향으로 이격되어 지지함에 따라, 축방향을 중심으로 상기 피스톤(130)의 비틀림 등을 방지할 수 있다. 이하, 축방향으로 이격된 복수의 베어링 유입유로(400)를 전방 베어링 유입유로 및 후방 베어링 유입유로로 구분할 수 있다.

또한, 상기 전방 베어링 유입유로 및 상기 후방 베어링 유입유로는 N개의 아크 베어링 유입유로로 각각 마련된다. 이때, 원주방향 또는 축방향으로 이격된 상기 베어링 유입유로(400)의 개수는 예시적인 것으로 설계에 따라 다르게 구비될 수 있다.

이하, 다양한 실시 예에 따른 상기 베어링 유입유로(400)의 형상과 함께 베어링 사이드 유로(500)에 대하여 설명한다. 기재의 편의상, 형상이 다르더라도 동일한 기능을 하는 구성(베어링 유입유로 및 베어링 사이드 유로)에는 동일한 도면부호를 사용한다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 리니어 압축기의 실린더를 도시한 도면이다. 또한, 도 9는 도 8의 IX-IX'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이고, 도 10은 도 8의 X-X'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.

도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 실시 예에 따른 리니어 압축기의 베어링 유입유로(400)에는 다공성 부재(1400)가 설치된다. 상기 다공성 부재(1400)는 상기 베어링 유입유로(400)로 유동되는 냉매의 양을 조절하는 구성으로 이해될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 베어링 냉매는 시스템에서 유동되는 냉매 중 일부로 유동되는 양이 최소화될 필요성이 있다. 따라서, 상기 다공성 부재(1400)를 통해 냉매의 양을 조절하여 적은 양의 냉매로 필요한 지지력을 확보할 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 부재(1400)에는 섬유(fabric)소재가 포함될 수 있다.

또한, 상기 베어링 유입유로(400)는 상기 실린더(120)의 외주면에 형성된 입구단과 상기 실린더(120)의 내주면에 출구단이 동일한 크기로 관통되어 형성된다. 다르게 말하면, 상기 베어링 유입유로(400)는 반경방향으로 연장된 원통형상으로 상기 실린더(120)에 관통되어 형성된다.

그리고, 상기 다공성 부재(1400)는 상기 베어링 유입유로(400)에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 상기 다공성 부재(1400)는 원통형상으로 마련될 수 있다. 또한, 상기 다공성부재(1400)는 상기 베어링 유입유로(400)에 압입되어 결합될 수 있다.

또한, 상기 베어링 유입유로(400)는 축방향으로 이격된 전방 베어링 유입유로 및 후방 베어링 유입유로로 형성된다. 그리고, 상기 전방 베어링 유입유로 및 후방 베어링 유입유로에는 각각 4개의 아크 베어링 유입유로가 포함된다. 결과적으로 상기 실린더(120)에는 8개의 베어링 유입유로(400)가 형성된다.

각 베어링 유입유로(400)는 서로 이격되어 배치되기 때문에, 상기 베어링 냉매는 각 베어링 유입유로(400)로 유동된다. 즉, 상기 베어링 냉매는 8개의 베어링 유입유로(400)로 분지되어 상기 실린더(120)의 외주면에서 내주면으로 유동될 수 있다. 이와 같은 베어링 유입유로(400)의 개수는 예시적인 것으로 이해된다.

그리고, 상기 베어링 냉매는 각 베어링 유입유로(400)에 수용되어 상기 피스톤(130)의 외주면을 지지할 수 있다. 이때, 상기 베어링 냉매를 원주방향으로 유동시키는 베어링 사이드 유로(500)가 구비된다. 자세하게는, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 실린더(120)의 내주면에서 상기 베어링 유입유로(400)를 연결한다.

그에 따라, 상기 베어링 유입유로(400)에 수용된 냉매 중 일부가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 원주방향으로 유동된다. 또한, 각 베어링 유입유로(400)로 유동된 냉매가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 서로 연통된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 인접하게 형성된 베어링 유입유로(400)를 연결한다. 특히, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 연장된 홈으로 형성된다. 도 10을 참고하면, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 전체적으로 링 형상의 홈으로 형성된다.

또한, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 베어링 유입유로(400)에 비하여 매우 좁은 유로로 형성된다. 즉, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 적은 양의 냉매의 유동을 유도하도록 형성된다. 그에 따라, 상기 피스톤(130)은 원주방향으로 모두 지지될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 리니어 압축기의 실린더를 도시한 도면이다. 또한, 도 12는 도 11의 XII-XII'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이고, 도 13은 도 11의 XIII-XIII'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.

도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 제 2 실시 예에 따른 리니어 압축기의 베어링 유입유로(400)에는 베어링 필터(2400)가 설치된다. 상기 베어링 필터(2400)는 상기 베어링 냉매에 포함된 이물질 등을 필터링 하는 구성으로 이해될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 베어링 냉매는 시스템에서 유동되는 냉매 중 일부로 이물질 등이 포함될 수 있다. 이와 같은 이물질이 상기 피스톤(130)과 상기 실린더(120)의 사이로 유입되는 경우 상기 피스톤(130)의 구동을 방해할 수 있다. 또한, 상기 베어링 냉매의 유동을 차단하여 일부분에서 베어링의 기능이 수행되지 않을 수 있다.

따라서, 상기 베어링 필터(2400)는 베어링 냉매에 포함된 이물 또는 유분을 필터링하도록 구비된다. 예를 들어, 상기 베어링 필터(2400)는 스테인리스 스틸(stainless steel)등과 같은 금속재질로 구성될 수 있다. 또한, 이와 같은 금속재질에 소정의 자성을 가질 수 있고 녹스는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기 베어링 필터(2400)는 다수의 필터공을 가지는 메쉬(mesh) 타입으로 구성될 수 있다.

상기 베어링 유입유로(400)는 반경방향으로 연장된 원통형상으로 상기 실린더(120)에 관통되어 형성된다. 또한, 상기 베어링 유입유로(400)는 외주면에 형성된 입구단과 상기 실린더(120)의 내주면에 출구단이 서로 다른 크기를 갖도록 단차지게 관통되어 형성된다.

특히, 상기 베어링 필터(2400)가 상기 실린더(120)의 외주면에서 안착되도록, 상기 베어링 유입유로(400)는 출구단보다 입구단이 크게 형성된다. 그리고, 상기 베어링 필터(2400)는 상기 베어링 유입유로(400)의 입구단에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 상기 베어링 필터(2400)는 원판형상으로 마련될 수 있다.

그에 따라, 상기 베어링 필터(2400)를 통과하여 필터링된 냉매가 상기 실린더(120)의 내주면으로 공급될 수 있다. 상기 베어링 유입유로(400)의 개수 및 배치, 베어링 사이드 유로(500)에 관한 것은 제 1 실시 예와 동일하다. 따라서, 도 8 내지 도 10의 설명을 인용하고 이를 생략한다.

도 14는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 리니어 압축기의 실린더를 도시한 도면이다. 또한, 도 15는 도 14의 XV-XV'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이고, 도 16은 도 14의 XVI-XVI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.

도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 유입유로(400)는 상기 실린더(120)를 반경방향으로 관통하여 형성된다. 즉, 상기 베어링 유입유로(400)는 상기 실린더(120)의 외주면에서 내주면으로 연장되어 형성된다.

상기 베어링 유입유로(400)에는, 상기 실린더(120)의 외주면에 형성된 입구단에서 내측으로 연장된 제 1 베어링 유입유로(1202) 및 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)에서 상기 실린더(120)의 내주면에 형성된 출구단까지 연장된 제 2 베어링 유입유로(1204)가 포함된다.

따라서, 상기 베어링 냉매는 상기 제 1 베어링 유입유로(1202) 및 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)를 차례로 통과하여 유동된다.

특히, 상기 베어링 냉매는 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)를 통해 반경방향 외측에서 내측으로 유동된다. 다시 말하면, 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)는 반경방향으로 연장된 유로에 해당된다. 자세하게는, 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)는 상기 실린더(120)의 외주면에서 반경방향 내측으로 연장된다.

이때, 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)는 단면적이 매우 좁은 오리피스(orifice)로 명칭될 수 있다. 즉, 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)는 상기 베어링 유입유로(400)를 통해 유동되는 냉매의 양을 제한하는 구조로 이해될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)를 통해서는 매우 적은 양의 냉매가 유동될 수 있다.

또한, 상기 베어링 냉매는 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)를 통해 원주방향으로 유동된다. 다시 말하면, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)는 원주방향으로 연장된 유로에 해당된다. 특히, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)는 상기 실린더(120)의 내주면에서 반경방향 외측으로 함몰되어 형성된다.

이때, 상기 제 1 베어링 공급유로(1202)의 단면적은 상기 제 2 베어링 공급유로(1204)의 단면적보다 작다. 즉, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)의 단면적은 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)의 단면적과 비교할 때 매우 넓다.

상기 제 2 베어링 유입유로(1204)는 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)를 통해 유입된 베어링 냉매를 수용할 수 있다. 이때, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)는 베어링 냉매가 수용되는 포켓(pocket)으로 명칭될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)에 수용된 베어링 냉매를 통해 상기 피스톤(130)을 지지할 수 있다.

도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(120)에는 상기 베어링 유입유로(400)가 복수 개로 마련된다. 자세하게는, 상기 베어링 유입유로(400)는 축방향으로 이격된 복수 개로 마련될 수 있다. 축방향으로 이격된 베어링 유입유로(400)의 개수 및 이격거리는 예시적인 것에 해당된다.

도 14 내지 도 16에서는 축방향으로 이격된 한 쌍의 베어링 유입유로(400)를 도시하였다. 설명의 편의상, 축방향 전방에 위치되는 전방 베어링 유입유로 및 축방향 후방에 위치되는 후방 베어링 유입유로로 구분될 수 있다. 이때, 상기 전방 베어링 유입유로는 상기 실린더 플랜지(122)보다 축방향 후방에 배치될 수 있다.

또한, 상기 베어링 유입유로(400)는 원주방향으로 이격된 복수 개로 마련될 수 있다. 도 14 내지 도 16에서는 원주방향으로 이격된 한 쌍의 베어링 유입유로(400)를 도시하였다. 이때, 한 쌍의 베어링 유입유로(400)를 제 1 아크 베어링 유입유로(400a) 및 제 2 아크 베어링 유입유로(400b)로 구분한다.

또한, 원주방향으로 이격된 한 쌍의 아크 베어링 유입유로(400a, 400b)는 축방향으로 동일평면에 배치되며, 반경방향으로 마주하도록(opposite) 배치된다.

또한, 상기 전방 베어링 유입유로 및 상기 후방 베어링 유입유로에는, 상기 한 쌍의 아크 베어링 유입유로(400a, 400b)가 각각 포함된다. 그에 따라, 상기 실린더(120)에는 총 4개의 베어링 유입유로(400)가 형성되는 것으로 이해된다.

정리하면, 상기 베어링 유입유로(400) 중 적어도 일부는 축방향으로 동일평면상에 배치되고, 적어도 일부는 원주방향으로 이격되어 배치된다. 또한, 상기 베어링 유입유로(400) 중 적어도 일부는 반경방향으로 마주하도록 배치된다. 그리고, 상기 베어링 유입유로(400) 중 적어도 일부는 축방향으로 이격되어 배치된다.

이때, 상기 전방 베어링 유입유로 및 상기 후방 베어링 유입유로는 동일한 형태로 형성되기 때문에 어느 하나에 대해서 설명한다. 따라서, 축방향으로 동일평면상에 배치되는 복수의 아크 베어링 유입유로(400a, 400b)에 대해서 설명한다.

각 아크 베어링 유입유로(400a, 400b)에는 상기 제 1 베어링 유입유로(1202) 및 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)가 각각 포함된다. 즉, 원주방향으로 이격된 한 쌍의 제 1 베어링 유입유로(1202) 및 한 쌍의 제 2 베어링 유입유로(1204)가 형성된다.

이때, 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a)의 제 1 베어링 유입유로(1202)를 제 1 오리피스(1202a)라 하고, 상기 제 2 아크 베어링 유입유로(400b)의 제 1 베어링 유입유로(1202)를 제 2 오리피스(1202b)라 한다. 또한, 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a)의 제 2 베어링 유입유로(1204)를 제 1 포켓(1204a)이라 하고, 상기 제 2 아크 베어링 유입유로(400b)의 제 2 베어링 유입유로(1204)를 제 2 포켓(1204b)이라 한다.

상기 제 1 오리피스(1202a) 및 상기 제 2 오리피스(1202b)는 반경방향으로 동일선상에 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 오리피스(1202a, 1202b)는 원주방향으로 최대거리로 이격되어 배치된다. 이때, 도 15를 참조하면, 상기 오리피스(1202)의 유로 또는 단면적은 매우 좁기 때문에, 상기 실린더(120)에 반경방향으로 연장된 선으로 도시된다.

그리고, 도 14 및 도 16에서는 설명의 편의상 상기 오리피스(1202)의 단면적을 조금 크게 도시하였다. 자세하게는, 도 14에서는 상기 오리피스(1202)를 상기 실린더(120)의 외주면에 형성된 구멍으로 도시하였다. 또한, 도 16에서는 상기 오리피스(1202)를 소정의 유로를 형성하는 통로로 도시하였다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 포켓(1204)은 상기 오리피스(1202)를 중심으로 원주방향 양측으로 연장된다. 이때, 한 쌍의 포켓(1204a, 1204b)은 서로 가까워지도록 한 쌍의 오리피스(1202a, 1202b)에서 각각 연장된다.

또한, 상기 포켓(1204)의 단면은 직사각형으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 포켓(1204)은 상기 실린더(120)의 내주면에 직사각형 형상으로 함몰되어 형성된다. 다시 말하면, 상기 포켓(1204)은 상기 실린더(120)의 내주면에 직사각형 단면으로 원주방향으로 연장되어 형성된다.

특히, 상기 포켓(1204)은 동일한 단면으로 원주방향으로 연장되어 형성된다. 따라서, 상기 포켓(1204)의 양 단도 동일한 직사각형 형상으로 함몰되어 형성될 수 있다.

이때, 상기 포켓(1204)이 원주방향으로 연장될수록 상기 피스톤(130)을 효과적으로 지지할 수 있다. 다시 말하면, 상기 포켓(1204)은 상기 피스톤(130)의 외주면을 감싸도록 원주방향으로 연장되어 상기 피스톤(130)을 지지할 수 있다.

다만, 상기 제 1 포켓(1204a)과 상기 제 2 포켓(1204b)은 서로 이격된 상태로 배치된다. 만약, 상기 제 1 포켓(1204a)과 상기 제 2 포켓(1204b)이 접하는 경우, 상기 제 1 포켓(1204a)과 상기 제 2 포켓(1204b)의 내부 압력이 저하된다. 즉, 상기 피스톤(130)을 지지하는 압력이 저하된다.

결과적으로, 상기 제 1 포켓(1204a)과 상기 제 2 포켓(1204b)은 원주방향으로 연장되나 서로 이격된 상태로 배치된다. 그에 따라, 상기 포켓(1204)이 형성된 상기 실린더(120)의 내주면은 원주방향으로 요철구조로 형성된다.

도 16는 상기 포켓(1204)을 통한 베어링 냉매의 유동를 도시하였다. 도시된 바와 같이, 상기 오리피스(1202)로 유입된 베어링 냉매는 상기 포켓(1204)을 따라 원주방향으로 유동될 수 있다. 즉, 상기 베어링 냉매는 상기 실린더(120)의 내주면에서 함몰된 상기 포켓(1204)을 채울 수 있다.

이하, 도 16를 참조하여, 상기 포켓(1204)에 수용된 베어링 냉매를 통한 피스톤(130)의 지지력을 자세하게 설명한다. 상기 피스톤(130)은 상기 실린더(120)의 내측에 이동가능하게 수용된다. 이때, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)에 고정되고, 상기 피스톤(130)은 왕복이동된다.

따라서, 상기 피스톤(130)이 이동가능하도록, 상기 실린더(120)의 내주면과 상기 피스톤(130)의 외주면은 소정의 공차를 갖도록 설계된다. 그리고, 상기 피스톤(130)의 왕복운동 또는 설계 등에 따라 상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 일 측으로 편심될 수 있다.

예를 들어, 상기 피스톤(130)이 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a)로 편심된 경우를 가정한다. 그에 따라, 상기 제 1 포켓(1204a)에 수용된 베어링 냉매는 비교적 큰 압력을 받고, 상기 제 2 포켓(1204b)에 수용된 베어링 냉매는 비교적 작은 압력을 받는다.

즉, 상기 제 1 포켓(1204a)과 상기 제 2 포켓(1204b)에서 압력차이가 발생된다. 그에 따라, 상기 피스톤(130)이 상기 제 1 포켓(1204a)과 멀어지고 상기 제 2 포켓(1204b)과 가까워지는 지지력을 받을 수 있다. 그에 따라, 상기 피스톤(130)의 중심축을 고정시키고, 상기 실린더(120)와 마찰되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 상기 베어링 냉매를 원주방향으로 유동시키는 베어링 사이드 유로(500)가 구비된다. 자세하게는, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 실린더(120)의 내주면에서 상기 베어링 유입유로(400)를 연결한다. 특히, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 제 2 베어링 공급유로(1204)에서 원주방향으로 연장되어 형성된다.

그에 따라, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)에 수용된 냉매 중 일부가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 원주방향으로 유동된다. 즉, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 이격된 각 포켓(1204a, 1204b)을 서로 연결하도록 형성된다. 그에 따라, 상기 제 1 포켓(1204a) 및 상기 제 2 포켓(1204b)으로 유동된 냉매가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 서로 연통된다.

도 15에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 인접하게 형성된 제 2 베어링 유입유로(1204)를 연결한다. 특히, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 연장된 홈으로 형성된다. 도 16을 참고하면, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 전체적으로 링 형상의 홈으로 형성된다.

또한, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)에 비하여 매우 좁은 유로로 형성된다. 즉, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 적은 양의 냉매의 유동을 유도하도록 형성된다. 그에 따라, 상기 피스톤(130)은 원주방향으로 모두 지지될 수 있다.

이때, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 제 1 베어링 유입유로(1204)보다는 넓게 형성될 수 있다. 상기 제 1 베어링 유입유로(1204)는 냉매의 유동저항을 위해 형성된 것이고, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 적은 양의 냉매의 유동을 유도하기 위해 형성된 것이기 때문이다. 다만, 이는 설계에 따라 다르게 형성될 수 있다.

도 17은 다른 실시 예에 따른 도 14의 XV-XV'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이고, 도 18은 다른 실시 예에 따른 도 14의 XVI-XVI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.

도 17 및 도 18는 도 15 및 도 16에 도시한 베어링 유입유로(400)가 일부 변경된 실시 예에 해당된다. 또한, 도 14는 동일한 형상에 해당된다. 따라서, 그 차이점에 대하여 설명하고 공통되는 부분에 대해서는 상기의 설명을 인용하고 생략한다.

도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(120)에는 상기 베어링 유입유로(400)가 복수 개로 마련된다. 특히, 상기 베어링 유입유로(400)는 원주방향으로 이격된 복수 개로 마련될 수 있다.

도 17 및 도 18에서는 원주방향으로 이격된 4개의 베어링 유입유로(400)를 도시하였다. 이때, 4개의 베어링 유입유로(400)를 도 18에서 시계방향으로 제 1 아크 베어링 유입유로(400a), 제 2 아크 베어링 유입유로(400b), 제 3 아크 베어링 유입유로(400c) 및 제 4 아크 베어링 유입유로(400d)로 구분한다.

또한, 4개의 아크 베어링 유입유로(400a, 400b, 400c, 400d)는 축방향으로 동일평면에 배치된다. 또한, 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a) 및 상기 제 3 아크 베어링 유입유로(400c)와, 상기 제 2 아크 베어링 유입유로(400b) 및 제 4 아크 베어링 유입유로(400d)는 반경방향으로 마주하도록 배치된다.

또한, 상기 전방 베어링 유입유로 및 상기 후방 베어링 유입유로에는, 상기 4개의 아크 베어링 유입유로(400a, 400b, 400c, 400d)가 각각 포함된다. 그에 따라, 상기 실린더(120)에는 총 8개의 베어링 유입유로(400)가 형성되는 것으로 이해된다.

이때, 상기 전방 베어링 유입유로 및 상기 후방 베어링 유입유로는 동일한 형태로 형성되기 때문에 어느 하나에 대해서 설명한다. 따라서, 축방향으로 동일평면상에 배치되는 복수의 아크 베어링 유입유로(400a, 400b, 400c, 400d)에 대해서 설명한다.

각 아크 베어링 유입유로(400a, 400b, 400c, 400d)에는 상기 제 1 베어링 유입유로(1202) 및 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)가 각각 포함된다. 즉, 원주방향으로 이격된 4개의 제 1 베어링 유입유로(1202) 및 4개의 제 2 베어링 유입유로(1204)가 형성된다.

이때, 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a)의 제 1 베어링 유입유로(1202)를 제 1 오리피스(1202a)라 하고, 상기 제 2 아크 베어링 유입유로(400b)의 제 1 베어링 유입유로(1202)를 제 2 오리피스(1202b)라 한다. 그리고, 상기 제 3 아크 베어링 유입유로(400c)의 제 1 베어링 유입유로(1202)를 제 3 오리피스(1202c)라 하고, 상기 제 4 아크 베어링 유입유로(400d)의 제 1 베어링 유입유로(1202)를 제 4 오리피스(1202d)라 한다.

또한, 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a)의 제 2 베어링 유입유로(1204)를 제 1 포켓(1204a)이라 하고, 상기 제 2 아크 베어링 유입유로(400b)의 제 2 베어링 유입유로(1204)를 제 2 포켓(1204b)이라 한다. 그리고, 상기 제 3 아크 베어링 유입유로(400c)의 제 2 베어링 유입유로(1204)를 제 3 포켓(1204c)이라 하고, 상기 제 4 아크 베어링 유입유로(400d)의 제 2 베어링 유입유로(1204)를 제 4 포켓(1204d)이라 한다.

각 오리피스(1202a, 1202b, 400c, 400d)는 원주방향으로 최대거리로 이격되어 배치된다. 즉, 각 오리피스(1202a, 1202b, 400c, 400d)는 원주방향으로 90도간격으로 배치된다. 그에 따라, 상기 제 1 오리피스(1202a)와 상기 제 3 오리피스(1202c), 상기 제 2 오리피스(1202b)와 상기 제 4 오리피스(1202d)는 반경방향으로 동일선상에 배치될 수 있다.

이때, 도 17의 단면을 참조하면, 상기 오리피스(1202)의 유로 또는 단면적은 매우 좁기 때문에, 상기 실린더(120)에 반경방향으로 연장된 선으로 도시된다. 그리고, 설명의 편의상 상기 오리피스(1202)를 도 17에서는 구멍으로, 도 18에서는 상기 오리피스(1202)를 소정의 유로를 형성하는 통로로 도시하였다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 상기 포켓(1204)은 상기 오리피스(1202)를 중심으로 원주방향 양측으로 연장된다. 이때, 각 포켓(1204a, 1204b, 1204c, 1204d)은 서로 가까워지도록 각 오리피스(1202a, 1202b, 1202c, 1202d)에서 연장된다.

또한, 상기 포켓(1204)의 단면은 직사각형으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 포켓(1204)은 상기 실린더(120)의 내주면에 직사각형 형상으로 함몰되어 형성된다. 특히, 상기 포켓(1204)은 상기 실린더(120)의 내주면에 원주방향으로 단면이 변화되도록 연장되어 형성된다.

자세하게는, 상기 포켓(1204)은 상기 오리피스(1202)를 중심으로 단면적이 점점 감소되도록 원주방향으로 연장되어 형성된다. 그에 따라, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 포켓(1204)의 원주방향 단면은 초승달(crecent) 모양으로 형성된다.

다만, 상기 각 포켓(1204a, 1204b, 1204c, 1204d)은 서로 이격된 상태로 배치된다. 만약, 원주방향으로 인접한 포켓이 서로 접하는 경우, 각 포켓의 내부 압력이 저하된다. 즉, 상기 피스톤(130)을 지지하는 압력이 저하된다.

결과적으로, 상기 제 1, 2, 3, 4 포켓(1204a, 1204b, 1204c, 1204d)은 원주방향으로 연장되나 서로 이격된 상태로 배치된다. 그에 따라, 상기 포켓(1204)이 형성된 상기 실린더(120)의 내주면은 원주방향으로 요철구조로 형성된다.

도 18은 상기 포켓(1204)을 통한 베어링 냉매의 유동를 도시하였다. 도시된 바와 같이, 상기 오리피스(1202)로 유입된 베어링 냉매는 상기 포켓(1204)을 따라 원주방향으로 유동될 수 있다. 즉, 상기 베어링 냉매는 상기 실린더(120)의 내주면에서 함몰된 상기 포켓(1204)을 채울 수 있다.

이하, 도 18을 참조하여, 상기 포켓(1204)에 수용된 베어링 냉매를 통한 피스톤(130)의 지지력을 자세하게 설명한다. 상기 피스톤(130)은 상기 실린더(120)의 내측에 이동가능하게 수용된다. 그리고, 상기 피스톤(130)이 이동가능하도록, 상기 실린더(120)의 내주면과 상기 피스톤(130)의 외주면은 소정의 공차를 갖도록 설계된다.

상기 피스톤(130)의 왕복운동 또는 설계 등에 따라 상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 일 측으로 편심될 수 있다. 예를 들어, 상기 피스톤(130)이 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a) 및 상기 제 2 아크 베어링 유입유로(400b) 측으로 편심된 경우를 가정한다.

그에 따라, 상기 제 1 포켓(1204a) 및 상기 제 2 포켓(1204b)에 수용된 베어링 냉매는 비교적 큰 압력을 받고, 상기 제 3 포켓(1204c) 및 상기 4 포켓(1204d)d에 수용된 베어링 냉매는 비교적 작은 압력을 받는다.

즉, 상기 제 1, 2포켓(1204a, 1204b)과 상기 제 3, 4 포켓(1204c, 1204d)에서 압력차이가 발생된다. 그에 따라, 상기 피스톤(130)이 상기 제 1, 2 포켓(1204a, 1204b)과 멀어지고 상기 제 3, 4 포켓(1204c, 1204d)과 가까워지는 지지력을 받을 수 있다. 그에 따라, 상기 피스톤(130)의 중심축을 고정시키고, 상기 실린더(120)와 마찰되는 것을 방지할 수 있다.

그에 따라, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)에 수용된 냉매 중 일부가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 원주방향으로 유동된다. 즉, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 이격된 각 포켓(1204a, 1204b, 1204c, 1204d)을 서로 연결하도록 형성된다. 그에 따라, 상기 제 1 포켓(1204a), 제 2 포켓(1204b), 제 3 포켓(1204c) 및 상기 제 4 포켓(1204d)으로 유동된 냉매가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 서로 연통된다.

도 17에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 인접하게 형성된 제 2 베어링 유입유로(1204)를 연결한다. 특히, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 연장된 홈으로 형성된다. 도 18을 참고하면, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 전체적으로 링 형상의 홈으로 형성된다.

그리고, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)에 비하여 매우 좁은 유로로 형성되기 때문에, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)의 지지력에 별다른 영향을 주지 않는다. 즉, 서로 이격된 상태로 배치된 포켓이 서로 접하지 않고 적은 양의 냉매만 유동됨에 따라, 각 포켓의 내부 압력이 저하되는 것은 방지된다.

다르게 말하면, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 상기 베어링 유입유로(400)에 수용되지 않는 냉매의 흐름을 유도하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 상기 피스톤(130)과 상기 실린더(120)의 사이에 넓게 퍼져있는 냉매가 모여 상기 피스톤(130)을 효과적으로 지지할 수 있다.

도 19는 또 다른 실시 예에 따른 도 14의 XV-XV'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.

도 19는 도 15에 도시한 베어링 유입유로(400)가 일부 변경된 실시 예에 해당된다. 또한, 도 14 및 도 16은 동일한 형상에 해당된다. 따라서, 그 차이점에 대하여 설명하고 공통되는 부분에 대해서는 상기의 설명을 인용하고 생략한다.

도 19에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(120)에는 상기 베어링 유입유로(400)가 복수 개로 마련된다. 특히, 상기 베어링 유입유로(400)는 원주방향으로 이격된 복수 개로 마련될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 베어링 유입유로(400)에는, 상기 제 1 베어링 유입유로(1202) 및 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)가 포함된다. 그리고, 상기 베어링 유입유로(400)에는, 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)에서 상기 실린더 본체(121)의 내주면까지 연장된 제 3 베어링 유입유로(1206)가 더 포함된다.

상기 제 3 베어링 유입유로(1206)는 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)와 동일하게 상기 실린더(120)의 내주면에서 반경방향 외측으로 함몰되어 형성된다. 그리고, 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)는 축방향으로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)는 상기 실린더(120)의 내주면에 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)와 수직하게 형성된다.

이때, 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)의 단면은 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)의 단면과 동일하게 도시하였다. 다만, 이는 예시적인 것으로 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)와 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)는 서로 다른 크기 및 형태로 상기 실린더(120)에서 함몰되어 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)는 상기 제 1 베어링 유입유로(1202)를 통해 유입된 베어링 냉매를 수용할 수 있다. 따라서, 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)는 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)와 함께 베어링 냉매가 수용되는 포켓(pocket)으로 명칭될 수 있다. 그리고, 상기 제 2, 3 베어링 유입유로(1204, 1206)에 수용된 베어링 냉매를 통해 상기 피스톤(130)을 지지할 수 있다.

이하, 상기 한 쌍의 아크 베어링 유입유로(400a, 400b)로 구비된 상기 전방 베어링 유입유로에 대하여 설명한다.

각 아크 베어링 유입유로(400a, 400b)에는 상기 제 1 베어링 유입유로(1202), 상기 제 2 베어링 유입유로(1204) 및 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)가 각각 포함된다. 즉, 원주방향으로 이격된 한 쌍의 제 1 베어링 유입유로(1202), 한 쌍의 제 2 베어링 유입유로(1204) 및 한 쌍의 제 3 베어링 유입유로(1206)가 형성된다.

이때, 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a)의 제 1 베어링 유입유로(1202)를 제 1 오리피스(1202a)라 하고, 상기 제 2 아크 베어링 유입유로(400b)의 제 1 베어링 유입유로(1202)를 제 2 오리피스(1202b)라 한다.

또한, 상기 제 1 아크 베어링 유입유로(400a)의 제 2 베어링 유입유로(1204) 및 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)를 제 1 포켓(1204a, 1206a)이라 한다. 그리고, 구분을 위해, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)는 제 1 커브포켓(1204a)이라 하고, 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)는 제 1 리니어포켓(1206a)이라 한다.

또한, 상기 제 2 아크 베어링 유입유로(400b)의 제 2 베어링 유입유로(1204) 및 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)를 제 2 포켓(1204b, 1206b)이라 한다. 그리고, 구분을 위해, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)는 제 2 커브포켓(1204b)이라 하고, 상기 제 3 베어링 유입유로(1206)는 제 2 리니어포켓(1206b)이라 한다.

상기 제 1 오리피스(1202a) 및 상기 제 2 오리피스(1202b)는 반경방향으로 동일선상에 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 오리피스(1202a, 1202b)는 원주방향으로 최대거리로 이격되어 배치된다. 도 19를 참조하면, 상기 오리피스(1202)의 유로 또는 단면적은 매우 좁기 때문에, 상기 실린더(120)에 반경방향으로 연장된 선으로 도시된다.

도 19를 참조하면, 상기 포켓(1204, 1206)은 상기 오리피스(1202)를 중심으로 연장된다.

또한, 상기 포켓(1204, 1206)의 단면은 직사각형으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 포켓(1204, 1206)은 상기 실린더(120)의 내주면에 직사각형 형상으로 함몰되어 형성된다. 다시 말하면, 상기 포켓(1204, 1206)은 상기 실린더(120)의 내주면에 직사각형 단면으로 연장되어 형성된다.

특히, 상기 포켓(1204, 1206)은 동일한 단면으로 연장되어 형성된다. 따라서, 상기 포켓(1204, 1206)의 단부(ends)도 동일한 직사각형 형상으로 함몰되어 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 단면이 변화되도록 연장되어 형성될 수 있다.

상기 커브포켓(1204)은 상기 오리피스(1202)에서 원주방향 양측으로 연장된다, 특히, 상기 커브포켓(1204a, 1204b)은 서로 가까워지도록 한 쌍의 오리피스(1202a, 1202b)에서 각각 연장된다.

이때, 상기 커브포켓(1204)이 원주방향으로 연장될수록 상기 피스톤(130)을 효과적으로 지지할 수 있다. 다시 말하면, 상기 커브포켓(1204)은 상기 피스톤(130)의 외주면을 감싸도록 원주방향으로 연장되어 상기 피스톤(130)을 지지할 수 있다.

다만, 상기 제 1 커브포켓(1204a)과 상기 제 2 커브포켓(1204b)은 서로 이격된 상태로 배치된다. 만약, 상기 제 1 커브포켓(1204a)과 상기 제 2 커브포켓(1204b)이 접하는 경우, 상기 제 1 커브포켓(1204a)과 상기 제 2 커브포켓(1204b)의 내부 압력이 저하된다. 즉, 상기 피스톤(130)을 지지하는 압력이 저하된다.

결과적으로, 상기 제 1 커브포켓(1204a)과 상기 제 2 커브포켓(1204b)은 원주방향으로 연장되나 서로 이격된 상태로 배치된다. 그에 따라, 상기 커브포켓(1204)이 형성된 상기 실린더(120)의 내주면은 원주방향으로 요철구조로 형성된다.

상기 리니어포켓(1206)은 상기 오리피스(1202)에서 축방향으로 연장된다. 특히, 상기 리니어포켓(1206a, 1206b)은 축방향 일 측으로 서로 평행하게 연장된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 각 리니어포켓(1206a, 1206b)은 축방향 후방으로 연장된다.

이때, 상기 후방 베어링 유입유로의 리니어포켓은 축방향 전방으로 연장된다. 따라서, 상기 리니어포켓(1206)은 축방향으로 서로 가까워지도록 연장되는 것으로 이해될 수 있다. 다만, 상기 리니어포켓(1206)도 상기 커브포켓(1204)과 동일한 이유로 서로 이격된 상태로 배치된다.

결과적으로, 상기 후방 베어링 유입유로의 리니어포켓과 상기 전방 베어링 유입유로의 리니어포켓은 서로 가까워지도록 축방향으로 연장되나, 축방향으로 서로 이격된 상태로 배치된다. 그에 따라, 상기 리니어포켓(1206)이 형성된 상기 실린더(120)의 내주면은 축방향으로 요철구조로 형성된다. 또한, 상기 제 1 리니어포켓(1206a)과 상기 제 2 리니어 포켓(1206b)은 원주방향으로 평행하게 연장된다.

상기 후방 베어링 유입유로는 상기 전방 베어링 유입유로와 리니어포켓의 연장방향을 제외하고는 동일하게 형성된다. 따라서, 상기 후방 베어링 유입유로에 대한 설명은 생략하고 상기 전방 베어링 유입유로에 대한 설명을 인용한다.

이와 같은 형상으로 인해, 상기 포켓(1204, 1206)은 'T'자 형상으로 마련될 수 있다. 그에 따라, 상기 오리피스(1202)로 유입된 베어링 냉매는 상기 포켓(1204, 1206)을 따라 원주방향 및 축방향으로 유동될 수 있다. 즉, 상기 베어링 냉매는 상기 실린더(120)의 내주면에서 함몰된 상기 포켓(1204, 1206)을 채울 수 있다.

그에 따라, 상기 제 2 베어링 유입유로(1204)에 수용된 냉매 중 일부가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 원주방향으로 유동된다. 즉, 상기 베어링 사이드 유로(500)는 원주방향으로 이격된 각 커브 포켓(1204a, 1204b)을 서로 연결하도록 형성된다. 그에 따라, 상기 제 1 커브포켓(1204a) 및 상기 제 2 커브포켓(1204b)으로 유동된 냉매가 상기 베어링 사이드 유로(500)를 통해 서로 연통된다.

도 20은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 리니어 압축기의 실린더를 도시한 도면이다. 또한, 도 21는 도 20의 XXI-XXI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이고, 도 22는 도 20의 XXII-XXII'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.

도 20 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 제 4 실시 예에 따른 리니어 압축기의 베어링 유입유로(400)에는 필터설치홈(4400)이 포함된다. 상기 필터 설치홈(4400)은 상기 실린더(120)의 외주면에 함몰되어 형성된다. 이때, 상기 필터설치홈(4400)은 원주방향으로 연장되어 링 형상으로 마련된다.

상기 필터설치홈(4400)에는 섬유 등으로 마련된 실 필터(thread filiter)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 실 필터는 상기 실린더(120)의 외주면에 원주방향으로 상기 필터설치홈(4400)에 감겨서 설치될 수 있다.

또한, 상기 필터설치홈(4400)을 제외한 상기 베어링 유입유로(400)의 형상은 도 15 및 도 16에 도시된 바와 동일하다. 따라서, 도 15 및 도 16에 기재된 설명을 인용하고 이를 생략한다.

즉, 상기 실린더(120)의 외주면에는 상기 필터 설치홈(440)이 형성되고, 내주면에는 상기 베어링 사이드 유로(500)가 형성된다. 이때, 상기 필터 설치홈(440) 및 상기 베어링 사이드 유로(500)는 서로 반경방향으로 동심원을 형성하는 링 형상으로 구비된다.

이와 같이, 본 발명의 사상에 따른 베어링 유입유로는 다양한 형상으로 상기 실린더에 형성될 수 있다. 또한, 베어링 유입유로의 형상에 따라 상기 베어링 사이드 유로가 형성되어 보다 효과적으로 피스톤을 지지할 수 있다.

10 : 리니어 압축기 104 : 흡입 파이프
110 : 프레임 120 : 실린더
130 : 피스톤 200 : 제 1 베어링 갭
300 : 제 2 베어링 갭 400 : 베어링 유입유로
500 : 베어링 사이드 유로

Claims

축방향으로 왕복이동되는 피스톤;
상기 피스톤의 외주면을 감싸도록, 상기 피스톤의 반경방향 외측에 배치되는 실린더;
상기 실린더의 외주면을 감싸도록, 상기 실린더의 반경방향 외측에 배치되는 프레임;
상기 프레임의 내주면과 상기 실린더의 외주면 사이에 형성된 제 1 베어링 갭;
상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이에 형성된 제 2 베어링 갭;
상기 제 1 베어링 갭에서 상기 제 2 베어링 갭으로 유체가 유동되도록, 상기 실린더에 형성된 베어링 유입유로; 및
상기 베어링 유입유로를 통해 유동된 유체가 원주방향으로 유동되도록, 상기 실린더의 내주면에 원주방향을 따라 함몰되어 형성된 베어링 사이드 유로;가 포함되는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 베어링 유입유로는 원주방향으로 이격되어 복수 개가 형성되고,
상기 베어링 사이드 유로는 원주방향으로 이격된 복수의 베어링 유입유로를 서로 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 베어링 유입유로는 상기 실린더의 외주면에 형성된 베어링 입구단에서 상기 실린더의 내주면에 형성된 베어링 출구단으로 연장되어 형성되고,
상기 베어링 사이드 유로는 상기 베어링 출구단에서 원주방향으로 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 3 항에 있어서,
상기 베어링 유입유로는 원주방향으로 이격되어 복수 개가 형성되고,
상기 복수의 베어링 유입유로의 베어링 입구단은 상기 실린더의 외주면에 원주방향으로 이격되어 형성되고,
상기 복수의 베어링 유입유로의 베어링 출구단은 상기 실린더의 내주면에 원주방향으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 베어링 유입유로의 베어링 입구단을 통해 서로 다른 유로로 분지되어 유동된 유체가 상기 복수의 베어링 유입유로의 베어링 출구단에서 서로 합지되도록,
상기 베어링 사이드 유로는 상기 복수의 베어링 유입유로의 베어링 출구단을 서로 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 3 항에 있어서,
상기 베어링 유입유로에는,
상기 베어링 입구단에서 반경방향 내측으로 연장된 제 1 베어링 유입유로; 및
상기 제 1 베어링 유입유로에서 상기 베어링 출구단까지 연장된 제 2 베어링 유입유로;가 포함되고,
상기 제 1 베어링 공급유로의 단면적은 상기 제 2 베어링 공급유로의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 6 항에 있어서,
상기 베어링 사이드 유로는 상기 제 2 베어링 공급유로에서 원주방향으로 연장되어 형성되고,
상기 베어링 사이드 유로의 단면적은 상기 제 2 베어링 공급유로의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 베어링 사이드 유로는 상기 실린더의 내주면에 링 형상의 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤의 축방향 후방에 축방향으로 설치된 흡입 파이프; 및
상기 흡입 파이프에서 유동된 냉매가 상기 피스톤에 의해 압축되도록, 상기 피스톤의 축방향 전방 및 상기 실린더의 내측에 형성된 압축공간;가 더 포함되고,
상기 베어링 사이드 유로는 축방향으로 상기 흡입 파이프와 상기 압축공간의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 9 항에 있어서,
상기 압축공간에서 토출된 냉매가 유동되도록, 상기 실린더 및 상기 프레임의 축방향 전방에 형성되는 토출공간; 및
상기 토출공간으로 토출된 냉매 중 적어도 일부가 상기 제 1 베어링 갭으로 유동되도록, 상기 프레임을 관통하여 형성된 상기 베어링 공급유로;가 더 포함되는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 베어링 유입유로로 유동되는 냉매의 양을 조절하도록, 상기 베어링 유입유로에 배치되는 다공성 부재가 더 포함되는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 베어링 갭에서 유동된 유체를 필터링하도록, 상기 베어링 유입유로에 설치되는 베어링 필터가 더 포함되고,
상기 베어링 유입유로는, 상기 베어링 필터가 상기 실린더의 외주면에서 안착되도록, 상기 실린더의 외주면에서 상기 실린더의 내주면으로 단차지게 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 베어링 유입유로에는,
상기 실린더의 내주면에서 반경방향 외측으로 함몰되어 형성된 복수의 포켓; 및
각 포켓에서 상기 실린더의 외주면까지 반경방향 외측으로 형성된 복수의 오리피스;가 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 13 항에 있어서,
상기 복수의 포켓은 축방향으로 동일평면상에 배치되고, 원주방향으로 서로 이격되어 형성되고,
상기 베어링 사이드 유로는 원주방향으로 이격된 각 포켓을 서로 연결하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 14 항에 있어서,
상기 복수의 포켓에는,
상기 오리피스에서 원주방향 양측으로 연장되는 커브포켓; 및
상기 오리피스에서 축방향 일측으로 연장되는 리니어포켓이 포함되고,
상기 베어링 사이드 유로는 상기 커브포켓에서 원주방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
왕복운동되는 피스톤;
상기 피스톤을 수용하는 실린더;
상기 실린더의 내주면에 링 형상의 홈으로 형성되는 베어링 사이드 유로; 및
상기 실린더의 외주면에서 상기 실린더의 내주면으로 유체가 유동되도록, 상기 실린더의 내주면과 외주면을 관통하여 형성되는 복수의 베어링 유입유로;가 포함되고,
상기 복수의 베어링 유입유로는 서로 다른 유로를 형성하도록, 상기 베어링 사이드 유로에서 상기 실린더의 외주면으로 각각 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 16 항에 있어서,
상기 실린더의 외주면에서 상기 복수의 베어링 유입유로를 통해 각각 유동된 유체가 서로 연통되도록, 상기 베어링 사이드 유로는 상기 실린더의 내주면에서 상기 복수의 베어링 유입유로를 연결하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 16 항에 있어서,
상기 베어링 사이드 유로는 상기 피스톤의 외측에 상기 피스톤의 왕복운동방향과 수직하게 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 16 항에 있어서,
상기 베어링 사이드 유로는 상기 피스톤의 외측에 위치되고, 상기 피스톤의 왕복운동방향으로 이격된 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 16 항에 있어서,
상기 베어링 사이드 유로는 상기 베어링 유입유로로 유동된 유체 중 미세한 유량의 유체가 유동되도록, 미세한 크기의 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.