KR20200091710A - 리니어 압축기 - Google Patents

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KR20200091710A
KR20200091710A KR1020190008844A KR20190008844A KR20200091710A KR 20200091710 A KR20200091710 A KR 20200091710A KR 1020190008844 A KR1020190008844 A KR 1020190008844A KR 20190008844 A KR20190008844 A KR 20190008844A KR 20200091710 A KR20200091710 A KR 20200091710A
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홍언표
전우주
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 실린더의 외주면에서 반경방향 내측으로 함몰되는 가스 유입부 및 상기 가스 유입부에 설치되는 유량조절장치가 포함되고, 상기 유량조절장치에는 상기 가스 유입부의 내측에 삽입되는 패킹부 및 내부에 오리피스가 형성되고, 상기 패킹부를 관통하도록 삽입되어 상기 실린더의 내부로 인입되는 니들부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 실시예가 가능하다.

Description

리니어 압축기{Linear compressor}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기 모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 상기 가전제품 또는 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기는 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)와, 회전식 압축기(rotary compressor) 및 스크롤식 압축기(scroll compressor)로 분류될 수 있다.
상기 왕복동식 압축기는 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스의 압축을 위한 압축공간이 형성되고, 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 상기 압축공간 내로 유입된 냉매를 압축시킨다.
최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여, 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
선행문헌 한국공개특허 제10-2016-0000324호(2016년01월04일)에는 리니어 압축기가 개시된다.
상기 선행문헌에 개시된 리니어 압축기에는 실린더와 피스톤 사이 공간에 냉매가스를 공급하여 베어링 기능을 수행하는 가스 베어링이 개시된다. 구체적으로, 피스톤의 왕복운동에 의하여 압축된 냉매 중 일부는, 실린더의 외주면 바깥쪽으로 이동한 후, 상기 실린더에 형성된 오리피스를 통하여 상기 피스톤의 외주면 측으로 유입된다. 그리고 상기 피스톤의 외주면으로 유입된 냉매는 왕복운동하는 피스톤에 대한 베어링 작용을 수행한다.
그러나, 상기 선행문헌에 개시된 리니어 압축기에는 다음과 같음 문제점이 있다.
첫째, 종래에는 레이저 드릴링 공정을 통해 실린더에 단면적이 매우 좁은 오리피스를 가공하여 왔다. 그러나, 레이저 드릴링은 오리피스를 가공하는데 걸리는 작업시간이 길고, 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
둘째, 모재를 녹여 홀을 가공하는 레이저 드릴링의 경우, 오리피스의 직경 편차가 클 뿐만 아니라, 내부에 잔유물이 발생하는 문제가 있었다. 즉, 오리피스의 직경 편차가 크면 베어링 기능이 저하될 뿐 아니라, 오리피스 내부에 잔유물에 의하여 오리피스 막힘 현상이 발생한다.
한국공개특허 제10-2016-0000324호(2016년01월04일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 간단한 구조에 의해서 베어링 가스의 유량을 조절할 수 있는 리니어 압축기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 오리피스들의 직경 편차를 줄임으로써 냉매유량 편차를 줄일 수 있는 리니어 압축기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 조립이 간단하고 제품 생산성이 향상될 수 있는 유량조절장치를 제공하는 리니어 압축기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 가스 베어링의 냉매 누설이 방지될 수 있는 리니어 압축기를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에는, 실린더의 외주면에서 반경방향 내측으로 함몰되는 가스 유입부 및 상기 가스 유입부에 설치되는 유량조절장치가 포함된다.
이때, 상기 유량조절장치에는 상기 가스 유입부의 내측에 삽입되는 패킹부와, 내부에 오리피스가 형성되고 상기 패킹부를 관통하도록 삽입되어 상기 실린더의 내부로 인입되는 니들부가 포함됨으로써, 냉매가스의 유량이 조절되고 유량조절장치의 제작비용이 저렴해질 수 있다.
구체적으로, 상기 니들부는 상기 실린더의 반경방향으로 연장되며, 상기 실린더의 외부공간과 내부공간을 연통시킨다. 예를 들어, 상기 패킹부는 원통 또는 원판 형상으로 형성되고, 상기 니들부는 상기 패킹부의 중심부를 관통하여 삽입될 수 있다.
또한, 상기 패킹부는 상기 가스 유입부의 직경과 대응하는 직경을 가지도록 형성되어 상기 가스 유입부의 내면에 밀착됨으로써, 상기 패킹부가 상기 가스 유입부의 내측에서 탈거되거나 헛도는 현상이 방지될 수 있다. 또한, 상기 패킹부의 측면과 상기 가스 유입부의 내측면이 밀착되는 구조를 가지므로, 상기 실린더의 내부로 냉매가스가 누설되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 가스 유입부의 바닥면에는, 상기 실린더의 외부와 상기 실린더의 내부를 연결시키는 연통홀이 형성된다. 그리고 상기 실린더의 내주면에서 반경방향 외측으로 함몰되는 가스 유입유로가 더 포함되고, 상기 가스 유입유로는 상기 연통홀과 연결될 수 있다.
이때, 상기 니들부는 상기 연통홀에 삽입되어 상기 실린더의 내부로 인입될 수 있다. 즉, 상기 니들부의 입구측 단부는 상기 실린더의 외부공간에 위치되고, 상기 니들부의 출구측 단부는 상기 가스 유입유로에 위치됨으로써, 냉매가스가 실린더의 내부로 용이하게 유입될 수 있다.
상기 패킹부에는 외면으로부터 내측으로 소정깊이로 함몰되는 그루브가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 그루브는 상기 패킹부의 원주 방향을 따라 원형으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 그루브는 상기 패킹부 두께의 절반에 해당하는 깊이로 함몰되어 형성될 수 있다.
상기 가스 유입부는 상기 실린더의 원주 방향을 따라 다수 개가 이격되어 배치되고, 상기 가스 유입유로는 상기 실린더의 원주 방향을 따라 원형의 띠 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 가스 유입부는 상기 가스 유입유로의 반경방향 외측에 배치될 수 있다.
또는, 상기 가스 유입부는 상기 실린더의 원주 방향을 따라 다수 개가 이격되어 배치되고, 상기 가스 유입유로는 상기 가스 유입부의 개수에 대응하는 개수로 형성되어, 상기 실린더의 원주 방향을 따라 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 상기 니들부의 중심축은 상기 가스 유입유로의 중심부에 위치될 수 있다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 실시예에 따른 리니어 압축기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 실린더의 외주면에 형성된 가스 유입부에는 베어링가스의 유량을 조절하는 유량조절장치가 제공된다. 이때, 상기 유량조절장치에는 가스 유입부의 내측에 삽입되는 패킹부와, 내부에 오리피스가 형성되고 상기 패킹부를 관통하도록 삽입되는 니들부가 포함됨으로써, 베어링가스의 유량이 조절될 수 있고 유량조절장치의 제작비용이 대폭 낮아지는 장점이 있다.
둘째, 본 발명에 따르면, 실린더의 외주면에 오리피스를 가공하기 위한 드릴링 공정이 필요 없어지므로, 제작이 간편해지고 생산성이 향상되는 장점이 있다.
또한, 오리피스의 직경 편차가 작게 되므로, 베어링가스의 유량 편차가 감소할 수 있어서 베어링 기능이 향상되는 장점이 있다. 그리고, 드릴 공정에 따른 오리피스 내부의 잔유물이 없게 되므로, 제품 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.
셋째, 유량조절장치의 패킹부가 가스 유입부의 내측에 밀착되어 고정되므로, 유량조절장치가 가스 유입부의 내측에서 탈거되거나 헛도는 현상이 방지되는 장점이 있다.
넷째, 또한, 상기 패킹부의 측면과 가스 유입부의 내측면이 밀착되어 실링이 유지되므로, 냉매가스가 누설되는 것이 방지되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 압축기의 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 압축기의 쉘 내부에 수용되는 압축기 본체의 분해 사시도.
도 3은 도 1의 IV-IV'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유량조절장치가 구비된 실린더를 보여주는 도면.
도 5는 도 4의 II-II'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면.
도 6은 도 5의 "A" 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유량조절장치의 사시도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유량조절장치가 구비된 실린더의 종단면도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유량조절장치의 사시도.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유량조절장치가 구비된 실린더를 보여주는 도면.
도 11은 도 10의 III-III'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 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 실시예에 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 제 1 실시예에 따른 리니어 압축기의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 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 축 방향으로 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, 예를 들어 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. 특히, 상기 터미널(108)은 코일(141c, 도 3 참조)의 리드선에 연결될 수 있다.
상기 터미널(108)의 외측에는, 브라켓(109)이 설치된다. 상기 브라켓(109)에는 상기 터미널(108)을 둘러싸는 다수의 브라켓이 포함될 수 있다. 상기 브라켓(109)은 외부의 충격 등으로부터 상기 터미널(108)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 쉘(101)의 양측부는 개구되도록 구성된다. 상기 개구된 쉘(101)의 양측부에는 상기 쉘 커버(102,103)가 결합될 수 있다. 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 1을 기준으로, 상기 제 1 쉘 커버(102)는 상기 리니어 압축기(10)의 우측부에 위치되며, 상기 제 2 쉘 커버(103)는 상기 리니어 압축기(10)의 좌측부에 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 1, 2 쉘 커버(102,103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 리니어 압축기(10)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.
예를 들어, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 제 1 쉘 커버(102)에 결합될 수 있다. 냉매는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 축 방향을 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 쉘 커버(102)보다 상기 제 2 쉘 커버(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, 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. 달리 말하면, 상기 제 2 쉘 커버(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 유로 크기는, 상기 쉘(101)의 내부공간으로 진입하면서 상기 제 2 쉘 커버(103)에 의해 작아지고, 그를 통과하며 다시 커지도록 형성된다. 이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있고, 이 과정에서, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 냉매가 피스톤(130, 도 3 참조)의 내부로 유입되면서, 냉매의 압축성능이 개선될 수 있다. 상기 유분은, 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 수 있다.
상기 제 1 쉘 커버(102)의 내측면에는, 커버지지부(102a, 도 3 참조)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, 상기 리니어 압축기(10)의 본체를 지지하는 장치로서 이해될 수 있다.
여기서, 상기 리니어 압축기(10)의 본체는 상기 쉘(101)의 내부에 구비되는 부품을 의미하며, 예를 들어 전후 왕복운동 하는 구동부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부가 포함될 수 있다.
상기 구동부에는, 후술할 피스톤(130), 마그넷(146), 서포터(137) 및 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, 도 3 참조)가 구비될 수 있다. 상기 스토퍼(102b)는 상기 리니어 압축기(10)의 운반 중 발생하는 진동 또는 충격등에 의하여, 상기 리니어 압축기(10)의 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, 도 3 참조)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 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리니어 압축기의 쉘 내부에 수용되는 압축기 본체의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 IV-IV'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 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.
또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)에 결합되며, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매로부터 발생되는 소음을 저감하기 위한 흡입 머플러(150)가 더 포함된다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 흡입 머플러(150)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 예를 들어, 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 머플러에는, 서로 결합되는 제 1 머플러(151), 제 2 머플러(152) 및 제 3 머플러(153)가 포함된다.
상기 제 1 머플러(151)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되며, 상기 제 2 머플러(152)는 상기 제 1 머플러(151)의 후측에 결합된다. 그리고, 상기 제 3 머플러(153)는 상기 제 2 머플러(152)를 내부에 수용하며, 상기 제 1 머플러(151)의 후방으로 연장될 수 있다. 냉매의 유동방향 관점에서, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 제 3 머플러(153), 상기 제 2 머플러(152) 및 상기 제 1 머플러(151)를 차례로 통과할 수 있다. 이 과정에서, 냉매의 유동소음은 저감될 수 있다.
상기 흡입 머플러(150)에는, 머플러 필터(155)가 더 포함된다. 상기 머플러 필터(155)는 상기 제 1 머플러(151)와 상기 제 2 머플러(152)가 결합되는 경계면에 위치될 수 있다. 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.
이하, 방향을 정의한다.
"축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 3에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입 파이프(104)로부터 압축공간(P)을 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다. 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동할 때, 상기 압축공간(P)은 압축될 수 있다.
반면에, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 3의 세로 방향으로 이해될 수 있다.
상기 피스톤(130)에는, 대략 원통 형상의 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)에는, 축 방향으로 연장되는 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 본체(121)의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지(122)가 포함된다. 또한, 상기 실린더(120)의 내측에는 상기 제 1 머플러(151)의 적어도 일부분 및 상기 피스톤 본체(131)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다.
상기 실린더 본체(121)에는, 후술될 토출밸브(161)를 통하여 배출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 유입되는 가스 유입부가 형성된다. 상기 가스 유입부는 상기 실린더 본체(121)의 외주면에 형성된다.
상기 가스 유입부는 상기 실린더 본체(121)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 함몰되어 형성된다. 상기 가스 유입부는 다수 개가 구비될 수 있다. 상기 가스 유입부는 상기 실린더 본체(121)의 외주면 둘레를 따라 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다.
상기 가스 유입부에는 후술될 유량조절장치가 구비된다. 상기 유량조절장치에 대한 설명은 후술하도록 한다.
또한, 상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(133)이 형성되며, 상기 흡입공(133)의 전방에는 상기 흡입공(133)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공된다.
또한, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에는, 소정의 체결부재가 결합되는 체결공이 형성된다. 자세하게는, 상기 체결공은 상기 피스톤 본체(131)의 전면부 중심에 위치되고, 상기 체결공을 감싸도록 복수 개의 흡입공(133)이 형성된다. 또한, 상기 체결부재는 상기 흡입밸브(135)를 관통하여 상기 체결공에 결합되어, 상기 흡입 밸브(135)를 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에 고정시킨다.
상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(160a)을 형성하는 토출커버(160) 및 상기 토출커버(160)에 결합되며 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시키기 위한 토출밸브 어셈블리(161,163)가 제공된다. 상기 토출공간(160a)은 상기 토출커버(160)의 내부 벽에 의하여 구획되는 다수의 공간부가 포함된다. 상기 다수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통될 수 있다.
상기 토출밸브 어셈블리(161,163)에는, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출커버(160)의 상기 토출공간(160a)으로 유입시키는 토출 밸브(161) 및 상기 토출 밸브(161)와 상기 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 압축 공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축 공간(P)의 일 측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축 공간(P)의 타 측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대 측에 제공될 수 있다.
상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 토출압력보다 낮고 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.
또한, 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, 상기 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.
한편, 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. 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 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110)이 더 포함된다. 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) 및 프레임(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성될 수 있다.
상기 프레임(110)에는, 대략 원통 형상의 프레임 본체(111) 및 상기 프레임 본체(111)로부터 반경 방향으로 연장되는 프레임 플랜지(112)가 포함된다. 상기 프레임 본체(111)는 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다. 즉, 상기 실린더(120)는 상기 프레임 본체(111)의 내측에 수용되도록 위치될 수 있다. 그리고, 상기 프레임 플랜지(112)는 상기 토출커버(160)와 결합될 수 있다.
또한, 상기 프레임(110)에는 상기 토출밸브(161)를 통하여 배출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매를 상기 가스 유입부로 유동시키는 가스홀(114)이 형성된다. 상기 가스홀(114)은 상기 프레임 플랜지(112) 및 상기 프레임 본체(111)를 연통하도록 형성된다.
또한, 상기 프레임 플랜지(112)에는, 상기 가스홀(114)로 유입될 냉매 중 이물을 필터링 하기 위한 필터가 배치된다. 상기 필터는 상기 프레임 플랜지(112)에 형성된 내부공간에 압입되어 설치될 수 있다.
상기 모터 어셈블리(140)에는, 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 마그넷(146)이 포함된다.
상기 마그넷(146)은, 상기 아우터 스테이터(141) 및 이너 스테이터(148)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 상기 마그넷(146)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.
상기 이너 스테이터(148)는 상기 프레임 본체(111)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(148)는 복수 개의 라미네이션이 상기 프레임 본체(111)의 외측에서 반경 방향으로 적층되어 구성된다.
상기 아우터 스테이터(141)에는, 코일 권선체(141b,141c,141d) 및 스테이터 코어(141a)가 포함된다. 상기 코일 권선체에는, 보빈(141b) 및 상기 보빈의 원주 방향으로 권선된 코일(141c)이 포함된다.
그리고, 상기 코일 권선체에는, 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 상기 프레임 플랜지(112)를 관통하여 연장될 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. 이때, 상기 아우터 스테이터(141)의 일 측은 상기 프레임 플랜지(112)에 의하여 지지되며, 타 측은 상기 스테이터 커버(149)에 의하여 지지될 수 있다. 정리하면, 축 방향으로 상기 프레임 플랜지(112), 상기 아우터 스테이터(141) 및 상기 스테이터 커버(149)가 차례로 위치된다.
또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임 플랜지(112)를 체결하기 위한 커버체결부재(149a)가 더 포함된다. 상기 커버체결부재(149a)는, 상기 스테이터 커버(149)를 관통하여 상기 프레임 플랜지(112)를 향하여 전방으로 연장되며, 상기 프레임 플랜지(112)에 결합될 수 있다.
또한, 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.
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.
또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어 상기 흡입 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.
또한, 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)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 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출커버(160)에 결합되며, 상기 압축기(10)의 본체의 일 측을 지지하는 제 1 지지장치(165)가 더 포함된다. 상기 제 1 지지장치(165)는 상기 제 2 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.
또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어, 상기 압축기(10)의 본체의 타 측을 지지하는 제 2 지지장치(185)가 더 포함된다. 상기 제 2 지지장치(185)는 상기 제 1 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.
또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 프레임(110)과, 상기 프레임(110) 주변의 부품간의 결합력을 증대하기 위한 다수의 실링부재가 포함된다. 상기 다수의 실링부재는 링 형상을 가질 수 있다.
상세하게는, 상기 다수의 실링부재에는, 상기 프레임(110)과 상기 토출커버(160)가 결합되는 부분에 구비되는 제 1 실링부재(127)가 포함된다. 또한, 상기 다수의 실링부재에는, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)가 결합되는 부분에 구비되는 제 2, 3 실링부재(128,129a) 및 상기 프레임(110)과 상기 이너 스테이터(148)가 결합되는 부분에 구비되는 제 4 실링부재(129b)가 더 포함된다.
이하에서는 본 실시예에 따른 유량조절장치에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유량조절장치가 구비된 실린더를 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 II-II'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 "A" 부분을 확대하여 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유량조절장치의 사시도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 리니어 압축기(10)에는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)에 결합되는 유량조절장치(200)가 더 포함된다.
구체적으로, 상기 실린더(120)에는 실린더 본체(121)와 상기 실린더 본체(121)의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지(122)가 포함된다.
상기 실린더 본체(121)는 가로 방향 또는 축 방향으로 길게 연장되며, 내부가 비어있는 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 실린더 본체(121)는 양단부가 개방되며, 소정의 내부공간(126)을 형성한다. 그리고 상기 실린더 본체(121)의 내부에는 상기 피스톤(130)이 배치되고, 외부에는 상기 프레임(110)이 배치된다.
또한, 상기 실린더(120)에는 상기 실린더 본체(121)의 외주면(121a)으로부터 반경방향 내측으로 함몰되는 가스 유입부(123)가 형성된다. 즉, 상기 가스 유입부(123)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면(121a)으로부터 내주면(121b)을 향하여 연장될 수 있다. 그리고 상기 가스 유입부(123)에는 후술될 유량조절장치(200)가 배치된다. 상기 가스 유입부(123)는 상기 토출밸브(161)를 통하여 배출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 상기 실린더(120)의 내부로 유입되는 공간이다.
상기 가스 유입부(123)는 원형의 수평 단면을 가질 수 있다. 즉, 상기 가스 유입부(123)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면(121a)에서 원형의 단면을 가지고 소정 깊이(H1)로 함몰되어 형성될 수 있다.
상기 가스 유입부(123)는 다수 개가 형성될 수 있다. 상기 가스 유입부(123)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면(121a)에서 원주 방향으로 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 가스 유입부(123)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면(121a)에서 원주 방향으로 90도 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 실린더(120)에는 상기 다수의 가스 유입부(123)가 축 방향으로 이격되어 다수의 열로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 실린더(120)에 4개의 가스 유입부(123)가 2열로 도시되고 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 실린더(120)에는, 상기 가스 유입부(123)를 통해 유입된 냉매가스가 유동하는 가스 유입유로(124)가 더 포함된다.
구체적으로, 상기 가스 유입유로(124)는, 상기 실린더 본체(121)의 내주면(121b)으로부터 반경방향 외측으로 함몰되어 형성된다. 즉, 상기 가스 유입유로(124)는 상기 실린더 본체(121)의 내주면(121b)으로부터 외주면(121a)을 향하여 연장될 수 있다.
또한, 상기 가스 유입유로(124)는 상기 실린더 본체(121)의 내주면(121b)을 따라 원주 방향으로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 가스 유입유로(124)는 상기 실린더 본체(121)의 내주면(121b)에서 소정의 폭(W1)을 가지고 원형의 띠 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 가스 유입유로(124)의 폭(W1)은, 상기 실린더(120)의 축 방향으로의 길이를 의미할 수 있다. 상기 가스 유입유로(124)의 폭(W1)은, 상기 가스 유입부(123)의 직경(W2)보다 작거나 같게 형성될 수 있다.
이때, 상기 가스 유입유로(124)는 상기 가스 유입부(123)와 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 가스 유입유로(124)는 원주 방향으로 배치된 다수의 가스 유입부(123)의 내측에 형성되고, 상기 가스 유입부(123)와 반경방향으로 중첩될 수 있다.
상기 가스 유입유로(124)는 다수 개가 배치될 수 있다. 상기 가스 유입유로(124)는 상기 실린더(120)의 축 방향으로 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 실린더(120)에는 상기 가스 유입부(123)와 상기 가스 유입유로(124)를 연결하는 연통홀(125)이 더 포함된다.
상기 연통홀(125)은, 상기 가스 유입부(123)의 바닥면으로부터 상기 가스 유입유로(124)를 향하여 관통하여 형성된다. 예를 들어, 상기 연통홀(125)은 상기 가스 유입부(123)의 바닥면 중심에서 상기 가스 유입유로(124)를 향하여 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 연통홀(125)은 상기 실린더(120)의 외부공간과 내부공간을 연결시키는 통로로서 이해될 수 있다.
한편, 상기 유량조절장치(200)는 상기 실린더(120)의 가스 유입부(123)에 설치된다. 상기 유량조절장치(200)는 상기 가스 유입부(123)에 안착되어, 베어링을 위한 냉매가스의 유량을 조절한다.
구체적으로, 상기 유량조절장치(200)에는, 상기 가스 유입부(123)에 삽입되는 패킹부(210)와, 상기 패킹부(210)에 관통 삽입되는 니들부(220)가 포함된다.
상기 패킹부(210)는, 상기 가스 유입부(123)의 내측에 안착되어 고정된다. 상기 패킹부(210)는 상기 실린더(120)의 외부에서 내부공간(126)으로 냉매가스가 누설되는 것을 방지하도록 탄성력을 가질 수 있다. 일례로, 상기 패킹부(210)는 고무 또는 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
즉, 상기 패킹부(210)가 상기 가스 유입부(123)의 내측에 삽입되면, 고온의 열에 의하여 상기 패킹부(210)가 팽창하게 되고, 상기 패킹부(210)의 측면이 상기 가스 유입부(123)의 내측면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 상기 패킹부(210)가 상기 가스 유입부(123)의 내측에 강하게 고정되고, 냉매가스가 누설되는 것이 방지된다.
상기 패킹부(210)는 상기 가스 유입부(123)의 형상 및 크기에 대응되게 형성된다. 일례로, 상기 패킹부(210)는 원통 또는 원판 형상으로 형성되어, 상기 가스 유입부(123)에 안착될 수 있다. 이때, 상기 패킹부(210)는 상기 가스 유입부(123)의 함몰 깊이(H1)보다 작은 높이의 두께(H2)를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 니들부(220)는, 내부에 냉매가스가 유동하는 오리피스(orifice, 230)가 형성되며, 상기 패킹부(210)를 관통하도록 삽입된다. 상기 니들부(220)는 상기 패킹부(210)를 관통하여 상기 실린더(120)의 외부공간과 내부공간을 연결시킬 수 있다.
상기 니들부(220)는 상기 패킹부(210)의 중심을 관통하도록 설치될 수 있다. 그리고 상기 패킹부(210)가 상기 가스 유입부(123)에 안착되면, 상기 니들부(220)는 가스 유입부(123)의 바닥면에 형성된 연통홀(125)을 관통할 수 있다.
이때, 상기 니들부(220)의 입구측 단부는, 상기 실린더(120)의 외부로 노출된다. 그리고, 상기 연통홀(125)을 관통한 상기 니들부(220)의 출구측 단부는, 상기 실린더(120)의 내주면(121b)에 형성된 가스 유입유로(124) 내에 위치될 수 있다. 즉, 상기 니들부(220)를 통해 유입된 냉매가스는 상기 가스 유입유로(124)로 신속히 이동되며, 이에 따라 원활한 베어링 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 니들부(220)의 내부에는 냉매가스가 통과하는 오리피스(230)가 형성된다. 상기 오리피스(230)는 미세한 직경을 가지도록 형성되며, 상기 패킹부(210)의 상면으로부터 하면까지 관통하여 형성된다. 예를 들어, 상기 오리피스(230)의 직경은, 30μm 이상 100μm 미만의 범위 내로 형성될 수 있다.
상기 오리피스(230)는 상기 니들부(220)의 중심에 형성될 수 있다. 즉, 상기 오리피스(230)의 입구는, 상기 니들부(220)의 상면 중심에 위치되며, 상기 오리피스(230)의 출구는, 상기 니들부(220)의 하면 중심에 위치될 수 있다. 그리고 상기 오리피스(230)의 출구는 상기 가스 유입유로(124)의 내측에 위치된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 토출밸브(161)를 통과한 냉매 중 일부는, 상기 실린더(120)의 외측으로 이동한 후, 상기 니들부(220)의 오리피스(230)를 통해 상기 실린더(120)의 내부로 이동될 수 있다. 상기 오리피스(230)을 통과하는 과정에서, 냉매가스의 유량이 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 경우, 실린더에 오리피스를 형성하기 위하여 별도의 가공(예: 레이저 드릴링)이 필요 없어지므로, 이에 따라 작업비용이 낮아지고 오리피스 내부에 이물이 남는 문제가 해소될 수 있다.
그리고 냉매 유량조절을 위한 오리피스 구멍이 일정하게 유지될 수 있으므로, 냉매 유량 편차가 대폭 줄어드는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유량조절장치가 구비된 실린더의 종단면도이고, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유량조절장치의 사시도이다.
본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만 유량조절장치의 구조에 있어서 차이가 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 하고, 제 1 실시예와 동일한 부분은 이를 원용하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 리니어 압축기(10)에는 실린더(120)와, 상기 실린더(120)에 결합되는 유량조절장치(300)가 더 포함된다.
상기 실린더(120)는 앞서 설명된 제 1 실시예와 동일하므로, 상기 실린더(120)의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 유량조절장치(300)는 상기 실린더(120)의 가스 유입부(123)에 설치된다. 상기 유량조절장치(300)는 상기 가스 유입부(123)에 안착되어, 베어링을 위한 냉매가스의 유량을 조절한다.
구체적으로, 상기 유량조절장치(300)에는, 상기 가스 유입부(123)에 삽입되는 패킹부(310)와, 상기 패킹부(310)에 관통 삽입되는 니들부(320)가 포함된다.
상기 패킹부(310)는, 상기 가스 유입부(123)의 내측에 안착되어 고정된다. 상기 패킹부(310)는 상기 실린더(120)의 외부에서 내부공간(126)으로 냉매가스가 누설되는 것을 방지하도록 탄성력을 가질 수 있다. 일례로, 상기 패킹부(310)는 고무 또는 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
즉, 상기 패킹부(310)가 상기 가스 유입부(123)의 내측에 삽입되면, 고온의 열에 의하여 상기 패킹부(310)가 팽창하게 되고, 상기 패킹부(310)의 측면이 상기 가스 유입부(123)의 내측면에 밀착될 수 있다. 이에 따라, 상기 패킹부(310)가 상기 가스 유입부(123)의 내측에 강하게 고정되고, 냉매가스가 누설되는 것이 방지된다.
상기 패킹부(310)는 상기 가스 유입부(123)의 형상 및 크기에 대응되게 형성된다. 일례로, 상기 패킹부(310)는 원통 또는 원판 형상으로 형성되어, 상기 가스 유입부(123)에 안착될 수 있다. 이때, 상기 패킹부(310)는 상기 가스 유입부(123)의 함몰 깊이(H1)보다 작은 높이의 두께(H2)를 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 패킹부(310)에는 누설 방지홈(340)이 형성될 수 있다.
상기 누설 방지홈(340)은, 상기 패킹부(310)의 상면에서 하방으로 관통되어 형성된다. 일례로, 상기 누설 방지홈(340)은 상기 패킹부(310)의 상면에서 상기 패킹부(310)의 두께(H2)의 절반에 해당하는 길이 또는 깊이(H3)까지 함몰될 수 있다.
상기 누설 방지홈(340)은 상기 패킹부(310)가 상기 가스 유입부(123)의 내측면에 더욱 강하게 밀착하기 위한 부분으로 이해될 수 있다.
구체적으로, 상기 리니어 압축기(10)가 구동되면, 고온의 열에 의하여 상기 누설 방지홈(340)의 내측에 강한 압력이 발생한다. 그리고, 상기 누설 방지홈(340)의 내면에 형성된 강한 압력이 상기 패킹부(310)의 반경방향 외측으로 밀어냄으로써, 상기 패킹부(310)의 측면이 상기 가스 유입부(123)의 내측면에 강하게 밀착될 수 있다.
즉, 상기 패킹부(310)가 상기 가스 유입부(123)에 강하게 밀착되므로, 상기 패킹부(310)가 상기 가스 유입부(123)의 내측에서 탈거되거나 헛도는 현상이 방지될 수 있다. 또한, 상기 패킹부(310)에 의하여 상기 실린더(120)의 외부와 내부가 실링될 수 있으므로, 냉매가스가 누설되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 니들부(320)는, 내부에 냉매가스가 유동하는 오리피스(330)가 형성되며, 상기 패킹부(310)를 관통하도록 삽입된다. 상기 니들부(320)는 상기 패킹부(310)를 관통하여 상기 실린더(120)의 내부로 인입될 수 있다.
상기 니들부(320)는 상기 패킹부(310)의 중심을 관통하도록 설치될 수 있다. 그리고 상기 패킹부(310)가 상기 가스 유입부(123)에 안착되면, 상기 니들부(320)는 가스 유입부(123)의 바닥면에 형성된 연통홀(125)을 관통할 수 있다.
이때, 상기 니들부(320)의 입구측 단부는, 상기 실린더(120)의 외부로 노출된다. 그리고, 상기 연통홀(125)을 관통한 상기 니들부(320)의 출구측 단부는, 상기 실린더(120)의 내주면(121b)에 형성된 가스 유입유로(124) 내에 위치될 수 있다. 즉, 상기 니들부(320)를 통해 유입된 냉매가스는 상기 가스 유입유로(124)로 신속히 이동되며, 이에 따라 원활한 베어링 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 니들부(320)의 내부에는 냉매가스가 통과하는 오리피스(330)가 형성된다. 상기 오리피스(330)는 미세한 직경을 가지도록 형성되며, 상기 패킹부(310)의 상면으로부터 하면까지 관통하여 형성된다. 예를 들어, 상기 오리피스(330)의 직경은, 30μm 이상 100μm 미만의 범위 내로 형성될 수 있다.
상기 오리피스(330)는 상기 니들부(320)의 중심에 형성될 수 있다. 즉, 상기 오리피스(330)의 입구는, 상기 니들부(320)의 상면 중심에 위치되며, 상기 오리피스(330)의 출구는, 상기 니들부(320)의 하면 중심에 위치될 수 있다. 그리고 상기 오리피스(330)의 출구는 상기 가스 유입유로(124)의 내측에 위치된다.
이러한 구성에 의하면, 상기 토출밸브(161)를 통과한 냉매 중 일부는, 상기 실린더(120)의 외측으로 이동한 후, 상기 니들부(320)의 오리피스(330)을 통해 상기 실린더(120)의 내부로 이동될 수 있다. 상기 오리피스(330)을 통과하는 과정에서, 냉매가스의 유량이 조절될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유량조절장치가 구비된 실린더를 보여주는 도면이고, 도 11은 도 10의 III-III'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만 실린더의 구조에 있어서 차이가 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 하고, 제 1 실시예와 동일한 부분은 이를 원용하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 리니어 압축기(10)에는 실린더(1200)와, 상기 실린더(1200)에 결합되는 유량조절장치(200)가 더 포함된다.
상기 유량조절장치(200)는 앞서 설명된 제 1 실시예와 동일하므로, 상기 유량조절장치(200)의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 실시예에 따른 실린더(1200)에는 실린더 본체(1210)와 상기 실린더 본체(1210)의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지(1220)가 포함된다.
상기 실린더 본체(1210)는 가로 방향 또는 축 방향으로 길게 연장되며, 내부가 비어있는 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 실린더 본체(1210)는 양단부가 개방되며, 소정의 내부공간(1260)을 형성한다. 그리고 상기 실린더 본체(1210)의 내부에는 상기 피스톤(130)이 배치되고, 외부에는 상기 프레임(110)이 배치된다.
또한, 상기 실린더(1200)에는 상기 실린더 본체(1210)의 외주면(1210a)으로부터 반경방향 내측으로 함몰되는 가스 유입부(1230)가 형성된다. 즉, 상기 가스 유입부(1230)는 상기 실린더 본체(1210)의 외주면(1210a)으로부터 내주면(1210b)을 향하여 연장될 수 있다. 그리고 상기 가스 유입부(1230)에는 상기 유량조절장치(200)가 배치된다. 상기 가스 유입부(1230)는 상기 토출밸브(161)를 통하여 배출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 상기 실린더 본체(1210)의 내부로 유입되는 공간이다.
상기 가스 유입부(1230)는 원형의 수평 단면을 가질 수 있다. 즉, 상기 가스 유입부(1230)는 상기 실린더 본체(1210)의 외주면(1210a)에서 원형의 단면을 가지고 소정 깊이로 함몰되어 형성될 수 있다.
상기 가스 유입부(1230)는 다수 개가 형성될 수 있다. 상기 가스 유입부(1230)는 상기 실린더 본체(1210)의 외주면(1210a)에서 원주 방향으로 다수 개가 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 가스 유입부(1230)는 상기 실린더 본체(1210)의 외주면(1210a)에서 원주 방향으로 120도 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 실린더(1200)에는 상기 다수의 가스 유입부(1230)가 축 방향으로 이격되어 다수의 열로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 실린더(1200)에 3개의 가스 유입부(1230)가 2열로 도시되고 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 실린더(1200)에는, 상기 가스 유입부(1230)를 통해 유입된 냉매가스가 유동하는 가스 유입유로(1240)가 더 포함된다.
구체적으로, 상기 가스 유입유로(1240)는, 상기 실린더 본체(1210)의 내주면(1210b)으로부터 반경방향 외측으로 함몰되어 형성된다. 즉, 상기 가스 유입유로(1240)는 상기 실린더 본체(1210)의 내주면(1210b)으로부터 외주면(1210a)을 향하여 연장될 수 있다.
또한, 상기 가스 유입유로(1240)는 상기 실린더 본체(1210)의 내주면(1210b)을 따라 원주 방향으로 소정길이 연장되어 형성된다. 즉, 상기 가스 유입유로(1240)는 상기 실린더 본체(1210)의 내주면(1210b)에서 소정의 폭을 가지고 원주 방향으로 띠 형상으로 형성될 수 있다.
상기 가스 유입유로(1240)는 상기 가스 유입부(1230)와 마주보도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 가스 유입유로(1240)는 다수 개가 형성된다. 다수의 가스 유입유로(1240)는 상기 실린더 본체(1210)의 내주면(1210b)에서 원주 방향으로 이격되어 배치된다.
이때, 상기 가스 유입유로(1240)는 상기 가스 유입부(1230)의 개수에 대응하는 개수로 형성될 수 있다. 그리고 다수의 가스 유입유로(1240)는 다수의 가스 유입부(1230) 각각에 대응하는 지점에 배치된다.
또한, 상기 실린더(1200)에는 상기 가스 유입부(1230)와 상기 가스 유입유로(1240)를 연결하는 연통홀(1250)이 더 포함된다.
상기 연통홀(1250)은, 상기 가스 유입부(1230)의 바닥면으로부터 상기 가스 유입유로(1240)를 향하여 관통하여 형성된다. 예를 들어, 상기 연통홀(1250)은 상기 가스 유입부(1230)의 바닥면 중심에서 상기 가스 유입유로(1240)를 향하여 관통하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 유량조절장치(200)의 니들부(220)는 패킹부(210)를 관통하도록 삽입되어, 상기 실린더(1200)의 내부로 인입된다. 그리고 상기 니들부(220)는 상기 연통홀(1250)에 관통 삽입된다.
이때, 상기 니들부(220)의 입구측 단부는, 상기 실린더(1200)의 외부로 노출된다. 그리고, 상기 연통홀(1250)을 관통한 상기 니들부(220)의 출구측 단부는, 상기 실린더(1200)의 내주면(1210b)에 형성된 가스 유입유로(1240) 내에 위치될 수 있다. 즉, 상기 니들부(220)를 통해 유입된 냉매가스는 상기 가스 유입유로(1240)로 신속히 이동되며, 이에 따라 원활한 베어링 기능을 수행할 수 있다.
또한, 상기 니들부(220)의 중심축은, 상기 가스 유입유로(1240)의 중심부에 위치될 수 있다. 즉, 상기 니들부(220)의 출구측 단부가 상기 가스 유입유로(1240)의 중심부에 위치되므로, 상기 니들부(220)를 통해 유입된 냉매가스가 상기 가스 유입유로(1240)의 반경방향으로 고르게 퍼질 수 있다.

Claims (15)

  1. 축 방향으로 왕복 이동되는 피스톤;
    상기 피스톤을 수용하도록 설치되는 실린더;
    상기 실린더의 외주면에서 반경방향 내측으로 함몰되는 가스 유입부; 및
    상기 가스 유입부에 설치되는 유량조절장치가 포함되고,
    상기 유량조절장치에는,
    상기 가스 유입부의 내측에 삽입되는 패킹부; 및
    내부에 오리피스가 형성되고, 상기 패킹부를 관통하도록 삽입되어 상기 실린더의 내부로 인입되는 니들부가 포함되는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들부는, 상기 실린더의 반경방향으로 연장되어 상기 실린더의 외부공간과 내부공간을 연통시키는 리니어 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킹부는, 원통 또는 원판 형상으로 형성되고,
    상기 니들부는, 상기 패킹부의 중심부를 관통하여 삽입되는 리니어 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킹부는, 상기 가스 유입부의 직경과 대응하는 직경을 가지도록 형성되어 상기 가스 유입부의 내면에 밀착되는 리니어 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 유입부의 바닥면에는, 상기 실린더의 외부와 상기 실린더의 내부를 연결시키는 연통홀이 형성되는 리니어 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실린더의 내주면에서 반경방향 외측으로 함몰되는 가스 유입유로가 더 포함되고,
    상기 가스 유입유로는, 상기 연통홀과 연결되는 리니어 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 니들부는, 상기 연통홀에 삽입되어 상기 실린더의 내부로 인입되는 리니어 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 니들부의 입구측 단부는, 상기 실린더의 외부공간에 위치되고,
    상기 니들부의 출구측 단부는, 상기 가스 유입유로에 위치되는 리니어 압축기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킹부에는, 외면으로부터 내측으로 소정깊이로 함몰되는 그루브가 형성되는 리니어 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그루브는, 상기 패킹부의 원주 방향을 따라 원형으로 형성되는 리니어 압축기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 그루브는, 상기 패킹부 두께의 절반에 해당하는 깊이로 함몰되어 형성되는 리니어 압축기.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 유입부는, 상기 실린더의 원주 방향을 따라 다수 개가 이격되어 배치되고,
    상기 가스 유입유로는, 상기 실린더의 원주 방향을 따라 원형의 띠 형상으로 형성되는 리니어 압축기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가스 유입부는, 상기 가스 유입유로의 반경방향 외측에 배치되는 리니어 압축기.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 유입부는, 상기 실린더의 원주 방향을 따라 다수 개가 이격되어 배치되고,
    상기 가스 유입유로는, 상기 가스 유입부의 개수에 대응하는 개수로 형성되어, 상기 실린더의 원주 방향을 따라 이격되어 배치되는 리니어 압축기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 니들부의 중심축은, 상기 가스 유입유로의 중심부에 위치되는 리니어 압축기.
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