KR20210048899A

KR20210048899A - 압축기

Info

Publication number: KR20210048899A
Application number: KR1020190133152A
Authority: KR
Inventors: 손상익; 김영필; 이경민; 전우주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2021-05-04
Also published as: US11965500B2; EP3812585A1; KR102268253B1; US20210123424A1; EP3812585B1; CN214616920U

Abstract

압축기가 개시된다. 본 명세서에 따른 압축기는 실린더 내부를 축 방향으로 왕복 이동하는 가이드부재를 포함하는 피스톤 구조체와, 피스톤 구조체와 함께 움직이는 무버를 지지하는 마그넷 프레임을 포함하고, 피스톤 구조체는 가이드부재와, 마그넷 프레임에 연결되는 마운트부재를 포함하고, 가이드부재는 마운트부재에 대해 상대적으로 회전 가능하게 결합한다.

Description

압축기{Compressor}

본 명세서는 압축기에 관한 것이다. 보다 상세하게, 피스톤의 선형 왕복 운동에 의해 냉매를 압축하는 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 모터나 터빈 등의 동력 발생 장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 등의 작동 유체를 압축하도록 이루어지는 장치를 말한다. 압축기는 산업 전반이나 가전 제품, 특히 증기압축식 냉동사이클(이하 '냉동 사이클'로 칭함) 등에 널리 적용되고 있다.

이러한 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor), 회전식 압축기(로터리 압축기, Rotary compressor), 스크롤 압축기(Scroll compressor)로 구분될 수 있다.

왕복동식 압축기는 피스톤과 실린더 사이에 압축공간이 형성되고 피스톤이 직선 왕복 운동하여 유체를 압축하는 방식이고, 로터리 압축기는 실린더 내부에서 편심 회전되는 롤러에 의해 유체를 압축하는 방식이며, 스크롤 압축기는 나선형으로 이루어지는 한 쌍의 스크롤이 맞물려 회전되어 유체를 압축하는 방식이다.

최근에는 왕복동식 압축기 중에서 크랭크 축을 사용하지 않고 직선 왕복 운동을 이용한 리니어 압축기 사용이 점차 증가하고 있다. 리니어 압축기는 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 전환하는데 따르는 기계적인 손실이 적어 압축기의 효율이 향상되며 구조가 비교적 간단한 장점이 있다.

리니어 압축기는, 밀폐 공간을 형성하는 케이싱 내부에 실린더가 위치되어 압축실을 형성하고, 압축실을 덮는 피스톤이 실린더 내부를 왕복 운동하도록 구성될 수 있다. 리니어 압축기는 피스톤이 하사점(BDC, Bottom Dead Center)에 위치되는 과정에서 밀폐 공간 내의 유체가 압축실로 흡입되고, 피스톤이 상사점(TDC, Top Dead Center)에 위치되는 과정에서 압축실의 유체가 압축되어 토출되는 과정이 반복된다.

리니어 압축기의 내부에는 압축유닛과 구동유닛이 각각 설치되며, 구동유닛에서 발생하는 움직임을 통해 압축유닛은 공진 스프링에 의해 공진운동을 하면서 냉매를 압축하고 토출시키는 과정을 수행하게 된다.

리니어 압축기는 피스톤이 공진 스프링에 의해 실린더의 내부에서 고속으로 왕복운동을 하면서 흡입관을 통해 냉매를 케이싱의 내부로 흡입한 후, 피스톤의 전진 운동으로 압축공간에서 토출되어 토출관을 통해 응축기로 이동하는 일련의 과정을 반복적으로 수행하게 된다.

종래기술인 공개특허공보 10-20158-0039959 A호는 피스톤이 직접 마그넷 프레임에 결합되는 것을 도시한다. 도 4를 참조하면, 이러한 경우에 피스톤에 정렬불량이 발생하면 편심되거나 기울어진 채로 실린더 내부를 왕복 운동하게 되어 피스톤과 실린더의 접촉을 야기한다. 피스톤이 실린더에 접촉하면 피스톤과 실린더에 마모가 발생하여 파티클을 발생시키고, 접촉에 의한 피로가 누적되는 경우 파손을 야기하기도 한다. 이를 방지하기 위해 피스톤의 가동부에 유연한 구조를 적용하여 접촉압력의 크기를 감소시킬 필요성이 있다.

종래기술인 미국 등록특허공보 US 9534591 B호는 피스톤 내부에 가요성 로드(Flexible rod)를 길이 방향으로 삽입하여 이러한 문제를 해결하고자 하였다. 그러나 가요성 로드는 외력의 반복적인 작용에 의한 피로 파괴에 의해 유연 기능을 상실하는 문제를 여전히 가지게 된다.

한국 공개특허공보 KR 10-2018-0039959 A (2018.04.19. 공개) 미국 등록특허공보 US 9534591 B2 (2017.02.03. 공고)

본 명세서는 실린더 내에서 피스톤의 편심이 발생하였을 때 실린더에서 제공되는 윤활 냉매가 작용하는 힘에 의해 피스톤에 모멘트가 작용하여 실린더 내벽에 피스톤이 접촉하는 것을 방지할 수 있는 압축기를 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 명세서는 피스톤이 실린더 내에서 회전 가능하도록 구성하여 윤활 냉매의 압력의 고저에 따라 자동조심이 가능한 압축기를 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 명세서는 피스톤의 무게 중심이 실린더 내에 있도록 하여 실린더 내에서 피스톤에 작용하는 모멘트를 최소로 할 수 있는 압축기를 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 압축기는 실린더 내에서 피스톤의 편심이 발생하였을 때 실린더에서 제공되는 윤활 냉매가 작용하는 힘에 의해 피스톤에 모멘트가 작용하는 것을 방지하기 위해, 실린더 내부를 축 방향으로 왕복 이동하는 가이드부재를 포함하는 피스톤 구조체와, 상기 피스톤 구조체와 함께 움직이는 무버를 지지하는 마그넷 프레임을 포함하는 압축기에 있어서, 상기 피스톤 구조체는 상기 가이드부재와, 상기 마그넷 프레임에 연결되는 마운트부재를 포함하고, 상기 가이드부재는 상기 마운트부재에 대해 상대적으로 회전 가능하게 결합할 수 있다.

또한, 윤활 냉매의 압력의 고정에 따라 자동조심이 가능하도록 상기 가이드부재는 상기 마운트부재에 대해 상대적으로 틸팅 가능하게 결합할 수 있다.

이 때, 다양한 방향의 틸팅이 가능하도록 상기 가이드부재는 상기 마운트부재에 대해 상대적으로 로테이션 가능하게 결합할 수 있다.

또한, 피스톤이 구동부에 견고하게 지지되면서도 실린더 내에서 회전 가능하도록 하기 위해, 상기 가이드부재 내부의 공간에서 상기 피스톤 구조체의 구동축을 지나는 축부재를 더 포함하고, 상기 마운트부재는 상기 축부재에 회전 가능하게 결합하는 조인트부와 상기 조인트부에서 후방으로 연장되는 마운트 연장부와 상기 마운트 연장부에서 반경 방향 외측으로 연장되고 상기 마그넷 프레임에 연결되는 마운트 결합부를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 가이드부재 내주면에 결합되는 밴드 또는 밴드의 일부 형상으로 마련되고, 상기 축부재를 지지하는 회전결합부재를 더 포함할 수 있다.

여기서, 회전결합부재의 결합을 용이하게 하기 위해, 상기 회전결합부재는 원주 방향으로 절개되도록 마련되고, 상기 가이드부재 내주면에 압입 결합될 수 있다.

또는, 회전결합부재의 전방 이동을 제한하기 위해, 상기 가이드부재는 전방에서 후방으로 가면서 제1 내경에서 제2 내경으로 커지는 전방 단차를 형성하고, 상기 회전결합부재는 상기 전방 단차에 걸려 전방으로의 이동이 제한될 수 있다.

이 때, 피스톤의 자유로운 회전을 가능하게 하기 위해 상기 회전결합부재는 상기 가이드부재 내에서 로테이션 가능하게 마련될 수 있다.

또는, 상기 회전결합부재의 외경은 상기 제1 내경 보다 크고 상기 제2 내경보다 작게 마련될 수 있다.

또한, 회전결합부재의 후방 이동을 제한하기 위해, 상기 가이드부재는 전방에서 후방으로 가면서 제2 내경에서 제1 내경으로 작아지는 후방 단차를 형성하고, 상기 회전 결합부재는 상기 후방 단차에 걸려 후방으로의 이동이 제한될 수 있다.

또한, 상기 가이드부재와 상기 마운트부재를 회전 가능하게 결합하는 조인트부재를 더 포함하고, 상기 마운트부재는 상기 조인트부재에 연결되고 후방으로 연장되는 마운트 연장부와 상기 마운트 연장부에서 반경 방향 외측으로 연장되고 상기 마그넷 프레임에 연결되는 마운트 결합부를 포함할 수 있다.

또한, 흡입 머플러에서 피스톤 내부로 냉매의 흐름을 안내하기 위해, 상기 마운트 결합부는 상기 피스톤 구조체 후방의 흡입 머플러와 상기 가이드부재를 연통하는 연통홀을 형성하는 플레이트 형상으로 마련될 수 있다.

이 때, 상기 마운트 연장부는 상기 마운트 결합부의 중앙부에서 전방으로 연장되는 바 형상으로 마련되고, 상기 연통홀은 상기 마운트 연장부 주위에 형성될 수 있다.

또한, 상기 마운트 연장부는 상기 마운트 결합부의 중앙부에서 전방으로 연장되는 관 형상으로 마련되고, 상기 마운트 결합부는 상기 피스톤 구조체 후방의 흡입 머플러와 상기 가이드부재를 연통하고 상기 마운트 연장부가 연결되는 개구가 형성될 수 있다.

또한, 피스톤의 다축 방향 회전을 가능하게 하기 위해, 상기 가이드부재와 상기 마운트부재는 볼 조인트, 스페리컬 조인트 또는 유니버설 조인트를 통해 결합될 수 있다.

여기서, 상기 가이드부재와 상기 마운트부재를 연결하는 조인트부는, 상기 가이드부재의 전방에 마련되고 흡입포트가 형성되는 헤드부에 연결되는 제1 조인트부와, 상기 마운트부재의 전방에 마련되고 상기 가이드부재의 내부에 삽입되어 전방으로 연장되는 마운트 연장부에 연결되는 제2 조인트부를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 제1 조인트부와 상기 제2 조인트부는 볼과 소켓의 결합으로 마련될 수 있다.

또한, 피스톤을 회전 가능하게 하는 구조의 결합을 용이하게 하기 위해, 상기 헤드부는 전방에 흡입밸브를 결합하기 위한 흡입밸브 결합홀이 형성되고, 상기 제1 조인트부는 상기 흡입밸브 결합홀과 연통되는 조인트 결합홀이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 헤드부에 상기 흡입밸브를 결합하도록 상기 흡입밸브 결합홀에 체결되는 체결부재는 상기 흡입밸브 결합홀을 지나 상기 조인트 결합홀에까지 체결될 수 있다.

또한, 피스톤이 피스톤을 지지하는 구조체와 자유롭게 회전 가능하도록 상기 가이드부재의 후단은 상기 마운트부재와 이격되어 배치될 수 있다.

본 명세서에 따른 압축기는 실린더 내에서 회전 가능한 구조를 채용함으로써 피스톤이 실린더 내에서 편심이 발생하거나 모멘트가 발생하였을 때 자동 조심 기능을 수행할 수 있도록 할 수 있다. 따라서 피스톤이 실린더에 접촉하는 것을 방지함으로써 파티클의 발생을 방지하고 피스톤과 실린더의 내구수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 피스톤이 로테이션 가능한 구조를 채용함으로써 다축 방향 틸팅이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 다축 방향 회전 구조, 예를 들어 유니버설 조인트 구조를 채용함으로써 다축 방향 틸팅이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 피스톤의 무게중심에 해당하는 위치에 회전축을 마련함으로써 피스톤의 전후에 가해지는 윤활 냉매의 압력에 의해 모멘트가 작용하지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 피스톤을 회전 가능하게 하는 구조의 결합을 헤드부에 마련함으로써 결합 용이성을 확보할 수 있다.

도 1은 압축기의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 프레임과 실린더의 결합구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 A 부분을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4는 피스톤에 편심이 발생하여 실린더에 접촉하는 모습을 나타내는 그림이다.
도 5는 비교 실시예에 따른 압축기의 구동부의 단면을 나타내는 사시도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 압축기의 구동부의 단면을 나타내는 사시도이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 분해사시도이다.
도 8은 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체에서 기울어짐 또는 편심이 발생하는 경우를 나타내는 그림이다.
도 9는 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체의 변형 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10은 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체의 다른 변형 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시예에 따른 압축기의 구동부의 단면을 나타내는 사시도이다.
도 12는 제2 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 분해사시도이다.
도 13은 제3 실시예에 따른 압축기의 구동부의 단면을 나타내는 사시도이다.
도 14는 제3 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 분해사시도이다.
도 15는 제4 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 확대도이다.
도 16은 제5 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 확대도이다.
도 17은 제6 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서(discloser)에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 명세서(discloser)의 용어는 document, specification, description 등의 용어로 대체할 수 있다.

도 1은 압축기(100)의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 본 명세서에 따른 압축기는 피스톤이 직선 왕복 운동을 하면서 유체를 흡입하여 압축하고, 압축된 유체를 토출하는 동작을 수행하는 리니어 압축기를 예로 들어 설명한다.

리니어 압축기는 냉동 사이클의 구성요소가 될 수 있으며, 리니어 압축기에서 압축되는 유체는 냉동 사이클을 순환하는 냉매일 수 있다. 냉동 사이클은 압축기 외에도 응축기, 팽창장치 및 증발기 등을 포함한다. 그리고 리니어 압축기는 냉장고의 냉각시스템의 일 구성으로 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 산업 전반에 걸쳐 널리 사용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 압축기(100)는 케이싱(110)과, 케이싱(110) 내부에 수용되는 본체를 포함하고, 본체는 프레임(120)과, 프레임(120)에 고정되는 실린더(140)와, 실린더(140) 내부를 직선 왕복 운동하는 피스톤(150)과, 프레임(120)에 고정되고 피스톤(150)에 구동력을 부여하는 구동유닛(130) 등을 포함한다. 여기서 실린더(140)와 피스톤(150)은 압축유닛(140, 150)으로 지칭할 수도 있다.

그리고 압축기(100)는 실린더(140)와 피스톤(150) 사이의 마찰을 저감하기 위한 베어링 수단을 구비할 수 있다. 베어링 수단은 오일 베어링 또는 가스 베어링일 수 있다. 또는 베어링 수단으로 기계적인 베어링을 이용할 수도 있다.

압축기(100)의 본체는 케이싱(110)의 내측 양 단부에 설치되는 지지 스프링(116, 117)에 탄성 지지될 수 있다. 지지 스프링은 본체 후방을 지지하는 제1 지지 스프링(116)과 본체 전방을 지지하는 제2 지지 스프링(117)을 구비하고, 판 스프링으로 마련될 수 있다. 그리고 지지 스프링(116, 117)은 본체 내부 부품들을 지지하면서 피스톤(150)의 왕복 운동에 따라 발생하는 진동 및 충격을 흡수할 수 있다.

케이싱(110)은 밀폐된 공간을 형성할 수 있고, 밀폐된 공간은 흡입된 냉매가 수용되는 수용공간(101)과, 압축되기 전의 냉매가 채워지는 흡입공간(102)과 냉매를 압축하는 압축공간(103)과, 압축된 냉매가 채워지는 토출공간(104)이 형성된다.

즉, 케이싱(110)의 후방 측에 연결된 흡입관(114)으로부터 흡입된 냉매는 수용공간(101)에 채워지고, 수용공간(101)과 연통되는 흡입공간(102) 내의 냉매는 압축공간(103)에서 압축되어 토출공간(104)으로 토출되고, 케이싱(110)의 전방 측에 연결된 토출관(115)을 통해 외부로 배출된다.

케이싱(110)은 양단이 개구되어 대략 횡방향으로 긴 원통 형상으로 형성되는 쉘(111)과, 쉘(111)의 후방 측에 결합되는 제1 쉘커버(112) 및 전방 측에 결합되는 제2 쉘커버(113)로 이루어질 수 있다. 여기서 전방 측은 도면의 좌측으로 압축된 냉매가 토출되는 방향을, 후방 측은 도면의 우측으로 냉매가 유입되는 방향을 의미한다. 또한, 제1 쉘커버(112) 또는 제2 쉘커버(113)는 쉘(111)과 일체로 형성될 수도 있다.

그리고 케이싱(110)은 열전도성 재질로 형성될 수 있다. 이를 통해 케이싱(110)의 내부 공간에서 발생되는 열을 신속하게 외부로 방열시킬 수 있다.

제1 쉘커버(112)는 쉘(111)의 후방 측을 밀봉하도록 쉘(111)에 결합되고, 제1 쉘커버(112)의 중앙에는 흡입관(114)이 삽입되어 결합될 수 있다.

그리고 압축기 본체의 후방 측은 제1 지지 스프링(116)을 통해 제1 쉘커버(112)에 반경 방향으로 탄력적으로 지지될 수 있다.

제1 지지 스프링(116)은 원형의 판 스프링으로 마련될 수 있으며, 가장자리부가 지지브라켓(123a)를 통해 전방 방향으로 백커버(123)에 지지되고, 개구된 중앙부가 흡입 가이드(116a)를 통해 후방 방향으로 제1 쉘커버(112)에 지지될 수 있다.

흡입 가이드(116a)는 내부에 관통유로가 마련되는 원통 형상으로 형성된다. 흡입 가이드(116a)는 전방 측 외주면에 제1 지지 스프링(116)의 중앙 개구부가 결합되고, 후방 측 단부가 제1 쉘커버(112)에 지지될 수 있다. 이 때, 흡입 가이드(116a)와 제1 쉘커버(112)의 내측면 사이에는 별도의 흡입측 지지부재(116b)가 개재될 수 있다.

그리고 흡입 가이드(116a)의 후방 측은 흡입관(114)에 연통되고, 흡입관(114)을 통해 흡입되는 냉매는 흡입가이드(116a)를 통과하여 후술할 머플러 유닛(160)으로 원할하게 유입될 수 있다.

그리고 흡입가이드(116a)와 흡입측 지지부재(116b) 사이에는 고무재질 등으로 된 댐핑부재(116c)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 흡입관(114)을 통해 냉매가 흡입되는 과정에서 발생될 수 있는 진동이 제1 쉘커버(112)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.

제2 쉘커버(113)는 쉘(111)의 전방 측을 밀봉하도록 쉘(111)에 결합되고, 루프파이프(115a)를 통해 토출관(115)이 삽입되어 결합될 수 있다. 압축공간(103)에서 토출되는 냉매는 토출커버 조립체(180)를 통과한 후 루프파이프(115a)와 토출관(115)을 통해 냉동사이클로 배출될 수 있다.

그리고 압축기 본체의 전방 측은 제2 지지 스프링(117)을 통해 쉘(111) 또는 제2 쉘커버(113)에 반경 방향으로 탄력적으로 지지될 수 있다.

제2 지지 스프링(117)은 원형의 판 스프링으로 마련될 수 있으며, 개구된 중앙부가 제1 지지가이드(117b)를 통해 후방 방향으로 토출커버 조립체(180)에 지지되고, 가장자리부가 지지브라켓(117a)에 의해 반경 방향으로 쉘(111) 내측면 또는 제2 쉘커버(113)에 인접하는 쉘(111)의 내주면에 지지될 수 있다. 또는 도면과 달리 제2 지지 스프링(117)의 가장자리부는 브라켓(미도시)을 통해 전방 방향으로 제2 쉘커버(113)에 지지될 수 있다.

제1 지지가이드(117b)는 직경이 서로 다른 연속된 원통 형상으로 형성되고, 전방 측이 제2 지지 스프링(117)의 중앙 개구에 삽입되고, 후방 측이 토출커버 조립체(180)의 중앙 개구에 삽입될 수 있다. 그리고 지지커버(117c)가 제2 지지 스프링(117)을 사이에 두고 제1 지지가이드(117b)의 전방 측에 결합될 수 있다. 그리고 지지커버(117c)의 전방 측에는 전방으로 요입되는 컵 형상의 제2 지지가이드(117d)가 결합되고, 제2 쉘커버(113)의 내측에는 제2 지지가이드(117d)에 대응하고 후방으로 요입되는 컵 형상의 제3 지지가이드(117e)가 결합될 수 있다. 제2 지지가이드(117d)는 제3 지지가이드(117e)의 내측에 삽입되어 축 방향 및 반경 방향으로 지지될 수 있다. 이 때, 제2 지지가이드(117d)와 제3 지지가이드(117e) 사이에는 갭이 형성될 수 있다.

프레임(120)은 실린더(140)의 외주면을 지지하는 바디부(121)와, 바디부(121)의 일 측에 연결되고 구동유닛(130)을 지지하는 플랜지부(122)를 포함한다. 그리고 프레임(120)은 구동유닛(130)과 실린더(140)와 함께 제1 지지 스프링(116)과 제2 지지 스프링(117)에 의해 케이싱(110)에 탄력 지지될 수 있다.

바디부(121)는 실린더(140)의 외주면을 둘러싸는 원통 형상으로 형성되고, 플랜지부(122)는 바디부(121)의 전방 측 단부에서 반경 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

바디부(121)의 내주면에는 실린더(140)가 결합되고, 외주면에는 이너 스테이터(134)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 실린더(140)는 바디부(121)의 내주면에 압입(press fitting)되어 고정되고 이너 스테이터(134)는 고정 링을 이용하여 고정될 수 있다.

플랜지부(122)의 후방면에는 아우터 스테이터(131)가 결합되고, 전방면에는 토출커버 조립체(180)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 아우터 스테이터(131)와 토출커버 조립체(180)는 기계적 결합수단을 통해 고정될 수 있다.

그리고 플랜지부(122)의 전방면 일 측에는 가스 베어링의 일부를 이루는 베어링 입구홈(125a)이 형성되고, 베어링 입구홈(125a)에서 바디부(121)의 내주면으로 관통되는 베어링 연통홀(125b)이 형성되며, 바디부(121)의 내주면에는 베어링 연통홀(125b)에서 연통되는 가스 홈(125c)이 형성될 수 있다.

베어링 입구홈(125a)은 소정의 깊이로 축 방향으로 함몰되어 형성되고, 베어링 연통홀(125b)은 베어링 입구홈(125a)보다 단면적이 작은 구멍으로 바디부(121)의 내주면을 향해 경사지게 형성될 수 있다. 그리고 가스 홈(125c)은 바디부(121)의 내주면에 소정의 깊이와 축 방향 길이를 가지는 환형 모양으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 홈(125c)은 바디부(121)의 내주면이 접하는 실린더(140)의 외주면에 형성되거나 또는 바디부(121)의 내주면과 실린더(140)의 외주면에 모두 형성될 수도 있다.

또한, 실린더(140)의 외주면에는 가스 홈(125c)에 대응하는 가스유입구(142)가 형성될 수 있다. 가스유입구(142)는 가스 베어링에서 일종의 노즐부를 이룬다.

한편, 프레임(120)과 실린더(140)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 마련될 수 있다.

실린더(140)는 양 단부가 개방되는 원통 형상으로 형성되고, 후방 단부를 통해 피스톤(150)이 삽입되고, 전방 단부는 토출밸브 조립체(170)를 통해 폐쇄될 수 있다. 그리고 실린더(140)와 피스톤(150)의 전방 단부(헤드부, 151)과 토출밸브 조립체(170)로 둘러싸이는 압축공간(103)이 형성될 수 있다. 압축공간(103)은 피스톤(150)이 후진하였을 때 부피가 증가하고, 피스톤(150)이 전진하면서 부피가 감소한다. 즉, 압축공간(103) 내부에 유입된 냉매는 피스톤(150)이 전진하면서 압축되고, 토출밸브 조립체(170)를 통해 토출될 수 있다.

그리고 실린더(140)는 전방 단부가 외측으로 절곡되어 플랜지부(141)를 형성할 수 있다. 실린더(140)의 플랜지부(141)는 프레임(120)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 프레임(120)의 전방 측 단부는 실린더(140)의 플랜지부(141)에 대응하는 플랜지 홈이 형성될 수 있고, 실린더(140)의 플랜지부(141)는 상기 플랜지 홈에 삽입되어 기계적 결합부재를 통해 결합될 수 있다.

한편, 피스톤(150)의 외주면과 실린더(140)의 외주면 사이의 간격으로 토출가스를 공급하여 실린더(140)와 피스톤(150) 사이에 가스 윤활할 수 있는 가스 베어링 수단이 제공될 수 있다. 실린더(140)와 피스톤(150) 사이의 토출가스는 피스톤(150)에 부상력을 제공하여 피스톤(150)이 실린더(140)에 마찰하는 것을 저감시킬 수 있다.

예를 들어, 실린더(140)에는 바디부(121)의 내주면에 형성되는 가스 홈(125c)에 연통되고, 실린더(140)를 반경 방향으로 관통하여 가스 홈(125c)으로 유입되는 압축된 냉매를 실린더(140)의 내주면과 피스톤(150)의 외주면 사이로 안내하는 가스유입구(142)가 형성될 수 있다. 또는 가공의 편의성을 고려하여 가스 홈(125c)은 실린더(140)의 외주면에 형성될 수도 있다.

가스유입구(142)의 입구는 상대적으로 넓게, 출구는 노즐 역할을 하도록 미세통공으로 형성될 수 있다. 가스유입구(142)의 입구부에는 이물질의 유입을 차단하는 필터(미도시)가 추가로 구비될 수 있다. 필터는 금속으로 된 망 필터일 수도 있고, 세실과 같은 부재를 감아서 형성할 수도 있다.

그리고 가스유입구(142)는 복수 개가 독립적으로 형성될 수 있고, 또는 입구는 환형 홈으로 형성되고 출구는 그 환형 홈을 따라 일정 간격을 두고 복수 개가 형성될 수도 있다.

또한, 가스유입구(142)는 실린더(140)의 축 방향 중간을 기준으로 전방 측에만 형성될 수도 있고, 피스톤(150)의 처짐을 고려하여 후방 측에도 함께 형성될 수도 있다.

피스톤(150)은 실린더(140) 후방의 개방된 단부로 삽입되어, 압축공간(103)의 후방을 밀폐하도록 마련된다.

피스톤(150)은 원판 형상으로 압축공간(103)을 구획하는 헤드부(151)와 헤드부(151)의 외주면에서 후방으로 연장되는 원통 형상의 가이드부(152)를 포함한다. 헤드부(151)는 부분적으로 개방되도록 마련되고, 가이드부(152)는 내부가 비어 있고, 전방은 헤드부(151)에 의해 부분적으로 밀폐되지만, 후방은 개구되어 머플러 유닛(160)과 연결되도록 마련된다. 그리고 헤드부(151)는 가이드부(152)에 결합되는 별도의 부재로 마련될 수 있고, 또는 헤드부(151)와 가이드부(152)는 일체로 형성될 수 있다.

그리고 피스톤(150)의 헤드부(151)에는 흡입포트(154)가 관통되도록 형성된다. 흡입포트(154)는 피스톤(150) 내부의 흡입공간(102)과 압축공간(103)을 연통하도록 마련된다. 예를 들어, 수용공간(101)에서 피스톤(150) 내부의 흡입공간(102)으로 흘러 유입된 냉매는 흡입포트(154)를 통과하여 피스톤(150)과 실린더(140) 사이의 압축공간(103)으로 흡입될 수 있다.

흡입포트(154)는 피스톤(150)의 축 방향으로 연장될 수 있다. 또는 흡입포트(154)는 피스톤(150)의 축 방향에 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡입포트(154)는 피스톤(150)의 후방으로 갈수록 중심 축에서 멀어지는 방향으로 경사지도록 연장될 수 있다.

그리고 흡입포트(154)는 개구가 원형으로 형성되고, 내경이 일정하게 형성될 수 있다. 또는 흡입포트(154)는 개구가 헤드부(151)의 반경 방향으로 연장되는 장공으로 형성될 수도 있고, 내경이 후방으로 갈수록 커지도록 형성될 수도 있다.

그리고 흡입포트(154)는 헤드부(151)의 반경 방향과 원주 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 복수 개 형성될 수 있다.

또한, 압축공간(103)과 인접한 피스톤(150)의 헤드부(151)에는 흡입포트(154)를 선택적으로 개폐하는 흡입밸브(155)가 장착될 수 있다. 흡입밸브(155)는 탄성 변형에 의해 동작하여 흡입포트(154)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 즉, 흡입밸브(155)는 흡입포트(154)를 통과하여 압축공간(103)으로 흐르는 냉매의 압력에 의하여 흡입포트(154)를 개방하도록 탄성 변형될 수 있다.

또한, 피스톤(150)은 무버(135)와 연결되고, 무버(135)는 피스톤(150)의 움직임에 따라 전후 방향으로 왕복 운동한다. 무버(135)와 피스톤(150) 사이에는 이너 스테이터(134)와 실린더(140)가 위치할 수 있다. 그리고 무버(135)와 피스톤(150)은 실린더(140)와 이너 스테이터(134)를 후방으로 우회하여 형성되는 마그넷 프레임(136)에 의해 서로 연결될 수 있다.

머플러 유닛(160)은 피스톤(150)의 후방에 결합되어 피스톤(150)으로 냉매가 흡입되는 과정에서 발생하는 소음을 감쇄시키도록 마련된다. 흡입관(114)를 통하여 흡입된 냉매는 머플러 유닛(160)를 거쳐 피스톤(150)의 내부의 흡입공간(102)으로 유동한다.

머플러 유닛(160)은 케이싱(110)의 수용공간(101)에 연통되는 흡입 머플러(161)와, 흡입 머플러(161)의 전방에 연결되고 냉매를 흡입포트(154)로 안내하는 내부가이드(162)를 포함한다.

흡입 머플러(161)는 피스톤(142)의 후방에 위치하고, 후방 측 개구가 흡입관(114)에 인접하게 배치되고, 전방 측 단부가 피스톤(142)의 후방에 결합될 수 있다. 흡입 머플러(161)는 축 방향으로 유로가 형성되어 수용공간(101) 내의 냉매를 피스톤(150) 내부의 흡입공간(102)으로 안내할 수 있다.

이 때, 흡입 머플러(161)의 내부는 배플로 구획되는 복수 개의 소음공간이 형성될 수 있다. 흡입 머플러(161)는 두 개 이상의 부재가 상호 결합되어 형성될 수 있고, 예를 들어, 제1 흡입 머플러의 내부에 제2 흡입 머플러가 압입 결합되면서 복수 개의 소음공간을 형성할 수 있다. 그리고 흡입 머플러(161)는 무게나 절연성을 고려하여 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

내부가이드(162)는 일 측이 흡입 머플러(161)의 소음공간에 연통되고, 타 측이 피스톤(142)의 내부에 깊숙하게 삽입되는 파이프 형상일 수 있다. 내부가이드(162)는 양 단이 동일한 내경으로 마련되는 원통 형상으로 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 토출측인 전방 단의 내경이 반대쪽인 후방 단의 내경보다 크게 형성될 수도 있다.

흡입 머플러(161)와 내부가이드(162)는 다양한 형상으로 구비될 수 있고, 이들을 통하여 머플러 유닛(160)을 통과하는 냉매의 압력을 조절할 수 있다. 그리고 흡입 머플러(161)와 내부가이드(162)는 일체로 형성될 수 있다.

토출밸브 조립체(170)는 토출밸브(171)와, 토출밸브(171)의 전방측에 구비되어 그 토출밸브(171)를 탄력 지지하는 밸브 스프링(172)로 이루어질 수 있다. 토출밸브 조립체(170)는 압축공간(103)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시킬 수 있다. 여기서 압축공간(103)은 흡입밸브(155)와 토출밸브(171)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해될 수 있다.

토출밸브(171)는 실린더(140)의 전면에 지지 가능하도록 배치되고, 실린더(140)의 전방 개구를 선택적으로 개폐하도록 장착될 수 있다. 토출밸브(171)는 탄성 변형에 의해 동작하여 압축공간(103)을 개방 또는 폐쇄할 수 있다. 토출밸브(171)는 압축공간(103)을 통과하여 토출공간(104)으로 흐르는 냉매의 압력에 의하여 압축공간(103)를 개방하도록 탄성 변형될 수 있다. 예를 들어, 토출밸브(171)가 실린더(140)의 전면에 지지된 상태에서 압축공간(103)은 밀폐된 상태를 유지하고, 토출밸브(171)가 실린더(140)의 전면으로부터 이격된 상태에서 개방된 공간으로 압축공간(103)의 압축 냉매가 배출될 수 있다.

밸브 스프링(172)은 토출밸브(171)와 토출커버 조립체(180)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 제공한다. 밸브 스프링(172)은 압축 코일스프링으로 마련될 수도 있고, 또는 점유공간이나 신뢰성 측면을 고려하여 판스프링으로 마련될 수 있다.

압축공간(103)의 압력이 토출압력 이상이 되면, 밸브 스프링(172)이 전방으로 변형하면서 토출밸브(171)를 개방시키고, 냉매는 압축공간(103)으로부터 토출되어 토출커버 조립체(180)의 제1 토출공간(103a)으로 배출된다. 그리고 냉매의 배출이 완료되면, 밸브 스프링(172)은 토출밸브(171)에 복원력을 제공하여, 토출밸브(171)가 닫혀지도록 한다.

흡입밸브(155)를 통해 압축공간(103)에 냉매가 유입되고, 토출밸브(171)를 통해 압축공간(103) 내의 냉매가 토출공간(104)으로 배출되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

피스톤(150)이 실린더(140)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 압축공간(103)의 압력이 미리 정해진 흡입압력 이하가 되면 흡입밸브(155)가 개방되면서 냉매는 압축공간(103)으로 흡입된다. 반면에, 압축공간(103)의 압력이 미리 정해진 흡입압력을 넘으면 흡입밸브(155)가 닫힌 상태에서 압축공간(103)의 냉매가 압축된다.

한편, 압축공간(103)의 압력이 미리 정해진 토출압력 이상이 되면 밸브 스프링(172)이 전방으로 변형하면서 이에 연결된 토출밸브(171)를 개방시키고, 냉매는 압축공간(103)으로부터 토출커버 조립체(180)의 토출공간(104)으로 배출된다. 냉매의 배출이 완료되면 밸브 스프링(172)은 토출밸브(171)에 복원력을 제공하고, 토출밸브(171)가 닫혀져 압축공간(103)의 전방을 밀폐시킨다.

토출커버 조립체(180)는 압축공간(103)의 전방에 설치되어, 압축공간(103)에서 배출된 냉매를 수용하는 토출공간(104)을 형성하고, 프레임(120)의 전방에 결합되어 냉매가 압축공간(103)에서 토출되는 과정에서 발생되는 소음을 감쇄시킬 수 있다. 토출커버 조립체(180)는 토출밸브 조립체(170)를 수용하면서 프레임(120)의 플랜지부(122)의 전방에 결합될 수 있다. 예를 들어, 토출커버 조립체(180)는 플랜지부(122)에 기계적 결합부재를 통해 결합될 수 있다.

그리고 토출커버 조립체(180)와 프레임(120)의 사이에는 단열을 위한 가스켓(165)과 토출공간(104)의 냉매가 누설되는 것을 억제하는 오링(166)이 구비될 수 있다.

토출커버 조립체(180)는 열전도성 재질로 형성될 수 있다. 따라서 토출커버 조립체(180)에 고온의 냉매가 유입되면 냉매의 열이 토출커버 조립체(180)를 통해 케이싱(110)으로 전달되어 압축기 외부로 방열될 수 있다.

토출커버 조립체(180)는 한 개의 토출커버로 이루어질 수도 있고, 복수 개의 토출커버가 순차적으로 연통되도록 배치될 수도 있다. 토출커버가 복수로 마련되는 경우, 토출공간(104)은 각각의 토출커버에 의해 구획되는 복수의 공간부를 포함할 수 있다. 복수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통된다.

예를 들어, 토출커버가 3개인 경우, 토출공간(104)은 프레임(120)의 전방 측에 결합되는 제1 토출커버(181)와 프레임(120) 사이에 형성되는 제1 토출공간(103a)과, 제1 토출공간(103a)에 연통되고 제1 토출커버(181)의 전방 측에 결합되는 제2 토출커버(182)와 제1 토출커버(181) 사이에 형성되는 제2 토출공간(103b)과, 제2 토출공간(103b)에 연통되고 제2 토출커버(182)의 전방 측에 결합되는 제3 토출커버(183)와 제2 토출커버(182) 사이에 형성되는 제3 토출공간(103c)을 포함할 수 있다.

그리고, 제1 토출공간(103a)은 토출밸브(171)에 의해 압축공간(103)과 선택적으로 연통되고, 제2 토출공간(103b)은 제1 토출공간(103a)과 연통되며, 제3 토출공간(103c)은 제2 토출공간(103b)과 연통될 수 있다. 이에 따라, 압축공간(103)에서 토출되는 냉매는 제1 토출공간(103a), 제2 토출공간(103b) 그리고 제3 토출공간(103c)을 차례대로 거치면서 토출 소음이 감쇄되고, 제3 토출커버(183)에 연통되는 루프파이프(115a)와 토출관(115)을 통해 케이싱(110)의 외부로 배출될 수 있다.

구동유닛(130)은 쉘(111)과 프레임(120) 사이에 프레임(120)의 바디부(121)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(131)와, 아우터 스테이터(131)와 실린더(140) 사이에 실린더(140)를 둘러싸도록 배치되는 이너 스테이터(134)와, 아우터 스테이터(131)와 이너 스테이터(134) 사이에 배치되는 무버(135)를 포함할 수 있다.

아우터 스테이터(131)는 프레임(120)의 플랜지부(122)의 후방에 결합될 수 있고, 이너 스테이터(134)는 프레임(120)의 바디부(121)의 외주면에 결합될 수 있다. 그리고 이너 스테이터(134)는 아우터 스테이터(131)의 내측으로 이격되어 배치되고, 무버(135)는 아우터 스테이터(131)와 이너 스테이터(134) 사이의 공간에 배치될 수 있다.

아우터 스테이터(131)에는 권선코일이 장착될 수 있으며, 무버(135)는 영구자석을 구비할 수 있다. 영구자석은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 복수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.

아우터 스테이터(131)는 축 방향을 원주 방향으로 둘러싸는 코일 권선체(132)와 코일 권선체(132)를 둘러싸면서 적층되는 스테이터 코어(133)를 포함한다. 코일 권선체(132)는 속이 빈 원통 형상의 보빈(132a)과 보빈(132a)의 원주 방향으로 권선된 코일(132b)을 포함할 수 있다. 코일(132b)의 단면은 원형 또는 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 일 예로 육각형의 형상을 가질 수 있다. 그리고 스테이터 코어(133)는 다수 개의 라미네이션 시트가 방사상으로 적층될 수도 있고, 복수 개의 라미네이션 블록(lamination block)이 원주 방향을 따라 적층될 수도 있다.

그리고 아우터 스테이터(131)의 전방 측은 프레임(120)의 플랜지부(122)에 지지되고, 후방 측은 스테이터 커버(137)에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 스테이터 커버(137)는 속이 빈 원판 형상으로 마련되고, 전방 면에 아우터 스테이터(131)가 지지되고, 후방 면에 공진 스프링(190)이 지지될 수 있다.

이너 스테이터(134)는 복수 개의 라미네이션이 프레임(120)의 바디부(121)의 외주면에 원주 방향으로 적층되어 구성될 수 있다.

무버(135)는 일 측이 마그넷 프레임(136)에 결합되어 지지될 수 있다. 마그넷 프레임(136)은 대략 원통 형상을 가지며, 아우터 스테이터(131)와 이너 스테이터(134)의 사이 공간에 삽입되도록 배치된다. 그리고 마그넷 프레임(136)은 피스톤(150)의 후방 측에 결합되어 피스톤(150)과 함께 이동하도록 마련된다.

일 예로, 마그넷 프레임(136)의 후방 단부는 반경 방향 내측으로 절곡되고 연장되어 결합부(136a)를 형성하고, 결합부(136a)는 피스톤(150)의 후방에 형성되는 플랜지부(153)에 결합될 수 있다. 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a)와 피스톤(150)의 플랜지부(153)는 기계적 결합부재를 통해 결합될 수 있다.

나아가, 피스톤(150)의 플랜지부(153)와 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a) 사이에 흡입 머플러(161)의 전방에 형성되는 플랜지부(161a)가 개재될 수 있다. 따라서 피스톤(150)과 머플러 유닛(160)과 무버(135)가 일체로 결합된 상태로 함께 선형 왕복 이동할 수 있다.

구동유닛(130)에 전류가 인가되면 권선코일에 자속(magnetic flux)이 형성되고, 아우터 스테이터(131)의 권선코일에 형성되는 자속과 무버(135)의 영구자석에 의해 형성되는 자속 사이의 상호 작용에 의해 전자기력이 발생하여 무버(135)가 움직일 수 있다. 그리고 무버(135)의 축 방향 왕복 움직임과 동시에 마그넷 프레임(136)과 연결되는 피스톤(150)도 무버(135)와 일체로 축 방향으로 왕복 이동한다.

한편, 구동유닛(130)과 압축유닛(140, 150)은 지지 스프링(116, 117)과 공진 스프링(190)에 의해 축 방향으로 지지될 수 있다.

공진 스프링(118)은 무버(135)와 피스톤(150)의 왕복 운동에 의해 구현되는 진동을 증폭시켜, 냉매의 압축을 효과적으로 할 수 있다. 구체적으로 공진 스프링(118)은 피스톤(150)의 고유 진동수에 대응하는 진동수로 조절되어 피스톤(150)이 공진 운동할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 공진 스프링(118)은 피스톤(150)의 안정적인 움직임을 유발하여 진동 및 소음 발생을 줄일 수 있다.

공진 스프링(118)은 축 방향으로 연장되는 코일 스프링일 수 있다. 공진 스프링(118)의 양 단부는 각각 진동체와 고정체에 연결될 수 있다. 예를 들어, 공진 스프링(118)의 일 단부는 마그넷 프레임(136)에 연결되고, 타 단부는 백커버(123)에 연결될 수 있다. 따라서 공진 스프링(118)은 일 단부에서 진동하는 진동체와 타 단부에 고정된 고정체 사이에서 탄성 변형될 수 있다.

공진 스프링(118)의 고유 진동수는 압축기(100) 운전 시 무버(135)와 피스톤(150)의 공진 주파수에 일치되도록 설계되어, 피스톤(150)의 왕복 운동을 증폭시킬 수 있다. 다만, 여기서 고정체로 마련되는 백커버(123)는 케이싱(110)에 제1 지지 스프링(116)을 통해 탄성 지지되기 때문에, 엄밀하게는 고정되어 있는 것은 아닐 수 있다.

공진 스프링(118)은 스프링 서포터(119)를 기준으로 후방 측에 지지되는 제1 공진 스프링(118a)과 전방 측에 지지되는 제2 공진 스프링(118b)을 포함할 수 있다.

스프링 서포터(119)는 흡입 머플러(161)를 둘러싸는 몸체부(119a)와, 몸체부(119a)의 전방에서 내측 반경 방향으로 절곡되는 결합부(119b)와, 몸체부(119a)의 후방에서 외측 반경 방향으로 절곡되는 지지부(119c)를 구비할 수 있다.

스프링 서포터(119)의 결합부(119b)는 전방면이 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a)에 지지될 수 있다. 그리고 스프링 서포터(119)의 결합부(119b)의 내경은 흡입 머플러(161)의 외경을 둘러싸도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 스프링 서포터(119)의 결합부(119b)와, 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a)와, 피스톤(150)의 플랜지부(153)은 차례로 배치된 후에 기계적 부재를 통해 일체로 결합될 수 있다. 이 때, 피스톤(150)의 플랜지부(153)와 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a) 사이에 흡입 머플러(161)의 플랜지부(161a)가 개재되어 함께 고정될 수 있음은 앞에서 설명한 바와 같다.

제1 공진 스프링(118a)은 백커버(123)의 전방면과 스프링 서포터(119)의 후방면 사이에 구비될 수 있고, 제2 공진 스프링(118b)은 스테이터 커버(137)의 후방면과 스프링 서포터(119)의 전방면 사이에 구비될 수 있다.

그리고 제1 및 제2 공진 스프링(118a, 118b)은 중심축의 원주 방향으로 복수 개가 배치될 수 있다. 그리고 제1 공진 스프링(118a)과 제2 공진 스프링(118b)는 축 방향으로 나란하게 배치될 수도 있고, 서로 엇갈려 배치될 수도 있다. 그리고 제1 및 제2 스프링(118a, 118b)은 중심축의 방사 방향으로 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 스프링(118a, 118b)은 각각 3개씩 마련되고, 중심축의 방사 방향으로 120도 간격으로 배치될 수 있다.

한편, 압축기(100)는 프레임(120)과 그 주변의 부품들 간의 결합력을 증대시킬 수 있는 복수의 실링부재를 포함할 수 있다.

예를 들어, 복수의 실링부재는 프레임(120)과 토출커버 조립체(180)가 결합되는 부분에 개재되고 프레임(120)의 전방 단부에 마련되는 설치홈에 삽입되는 제1 실링부재와, 프레임(120)과 실린더(140)가 결합되는 부분에 구비되고 실린더(140)의 외측면에 마련되는 설치홈에 삽입되는 제2 실링부재를 포함할 수 있다. 제2 실링부재는 프레임(120)의 내주면과 실린더(140)의 외주면 사이에 형성되는 가스 홈(125c)의 냉매가 외부로 누설되는 것을 방지하며, 프레임(120)과 실린더(140)의 결합력을 증대시킬 수 있다. 그리고 복수의 실링부재는 프레임(120)과 이너 스테이터(134)가 결합되는 부분에 구비되고 프레임(120)의 외측면에 마련되는 설치홈에 삽입되는 제3 실링부재를 더 포함할 수 있다. 여기서 제 1 내지 제 3 실링부재는 링 형상을 가질 수 있다.

이상에서 설명한 리니어 압축기(100)의 동작 모습은 아래와 같다.

먼저, 구동유닛(130)에 전류가 인가되면 코일(132b)에 흐르는 전류에 의해 아우터 스테이터(131)에 자속이 형성될 수 있다. 아우터 스테이터(131)에 형성된 자속은 전자기력을 발생시키고, 영구자석을 구비하는 무버(135)는 발생된 전자기력에 의해 직선 왕복 운동할 수 있다. 이러한 전자기력은, 압축행정 시에는 피스톤(150)이 상사점(TDC, top dead center)을 향하는 방향(전방 방향)으로 발생되고, 흡입행정 시에는 피스톤(150)이 하사점(BDC, bottom dead center)을 향하는 방향(후방 방향)으로 번갈아 가며 발생될 수 있다. 즉, 구동유닛(130)은 무버(135)와 피스톤(150)을 이동 방향으로 미는 힘인 추력(推力)을 발생시킬 수 있다.

실린더(140) 내부에서 선형 왕복 운동하는 피스톤(150)은, 반복적으로 압축공간(103)의 체적을 증가 및 감소시킬 수 있다.

피스톤(150)이 압축공간(103)의 체적을 증가시키는 방향(후방 방향)으로 이동하면, 압축공간(103)의 압력은 감소한다. 이에, 피스톤(150)의 전방에 장착되는 흡입밸브(155)가 개방되고, 흡입공간(102)에 머무르던 냉매가 흡입포트(154)를 따라 압축공간(103)으로 흡입될 수 있다. 이러한 흡입행정은 피스톤(150)이 압축공간(103)의 체적을 최대로 증가시켜 하사점에 위치할 때까지 진행된다.

하사점에 도달한 피스톤(150)은 운동 방향이 전환되어 압축공간(103)의 체적을 감소시키는 방향(전방 방향)으로 이동하면서 압축행정을 수행한다. 압축행정 시에는 압축공간(103)의 압력이 증가되면서 흡입된 냉매가 압축된다. 압축공간(103)의 압력이 설정압력에 도달하면, 압축공간(103)의 압력에 의해 토출밸브(171)가 밀려나면서 실린더(140)로부터 개방되고, 이격된 공간을 통해 냉매가 토출공간(104)으로 토출된다. 이러한 압축행정은 피스톤(150)이 압축공간(103)의 체적이 최소가 되는 상사점까지 이동하는 동안 계속된다.

피스톤(150)의 흡입행정과 압축행정이 반복되면서, 흡입관(114)을 통해 압축기(100) 내부의 수용공간(101)으로 유입된 냉매는 흡입 가이드(116a)와 흡입 머플러(161)와 내부가이드(162)를 차례로 경유하여 피스톤(150) 내부의 흡입공간(102)으로 유입되고, 흡입공간(102)의 냉매는 피스톤(150)의 흡입행정 시에 실린더(140) 내부의 압축공간(103)으로 유입된다. 그리고 피스톤(150)의 압축행정 시에 압축공간(103)의 냉매가 압축되어 토출공간(104)으로 토출된 후에는 루프파이프(115a)와 토출관(115)을 거쳐 압축기(100)의 외부로 배출되는 흐름이 형성될 수 있다.

도 2는 프레임(220)과 실린더(240)의 결합구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2에서 A 부분을 확대하여 나타내는 단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 명세서의 실시예에 따른 실린더(240)는 상기 프레임(220)에 결합될 수 있다. 일 예로, 상기 실린더(240)는 상기 프레임(220)의 내부에 삽입되도록 배치될 수 있다.

상기 프레임(220)에는, 축방향으로 연장되는 프레임 본체(221) 및 상기 프레임 본체(221)로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 프레임 플랜지(222)가 포함된다. 달리 말하면, 상기 프레임 플랜지(222)는 상기 프레임 본체(221)의 외주면으로부터 제1 설정각도를 이루도록 연장될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 설정각도는 약 90도로 형성될 수 있다.

상기 프레임 본체(221)는, 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 그 내부에는 실린더 본체(241)를 수용하는 본체수용부를 가진다. 그리고 상기 프레임 본체(221)의 후방부에는, 상기 이너 스테이터(도 1의 134 참조)와의 사이에 배치되는 제3 실링부재(252)가 삽입되는 제3 설치홈(221a)이 형성될 수 있다.

상기 프레임 플랜지(222)에는, 링 형상을 가지며 실린더 플랜지(242)에 결합되는 제1 벽(225a)과, 상기 제1 벽(225a)을 둘러싸도록 배치되며 링 형상을 가지는 제2 벽(225b) 및 상기 제1 벽(225a)의 후단부와 상기 제2 벽(225b)의 후단부를 연결하는 제3 벽(225c)이 포함된다. 상기 제1 벽(225a) 및 제2 벽(225b)은 축 방향으로 연장되며, 상기 제3 벽(225c)은 반경 방향으로 연장될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 벽(225a,225b,225c)에 의하여 정의되는 프레임공간부(225d)가 정의된다. 상기 프레임공간부(225d)는, 상기 프레임 플랜지(222)의 전단부로부터 후방을 향하여 함몰되며, 상기 토출밸브(도 1의 171 참조)를 통하여 배출되는 냉매가 유동하는 토출유로의 일부를 형성한다.

상기 제1 벽(225a)의 내측 공간에는, 상기 실린더(240)의 적어도 일부분, 일 예로, 실린더 플랜지(242)가 삽입되는 플랜지 수용부(221b)가 포함된다. 일 예로, 상기 플랜지 수용부(221b)의 내경은 상기 실린더 플랜지(242)의 외경과 동일하게, 또는 그보다 약간 작게 형성될 수 있다.

상기 실린더(240)가 상기 프레임(220)의 내측에 압입될 때, 상기 실린더 플랜지(242)는 상기 제1 벽(225a)과 간섭될 수 있고, 이 과정에서 상기 실린더 플랜지(242)는 변형될 수 있다.

그리고 상기 프레임 플랜지(222)에는, 상기 제1 벽(225a)의 후단부로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 실링부재안착부(226)가 더 포함된다. 상기 실링부재안착부(226)에는, 상기 제1 실링부재(250)가 삽입되는 제1 설치홈(226a)이 형성된다. 상기 제1 설치홈(226a)은 상기 실링부재안착부(226)로부터 후방으로 함몰되도록 구성될 수 있다.

상기 프레임 플랜지(222)에는, 상기 프레임(220)과 주변 부품의 체결을 위하여 소정의 체결부재가 결합되는 체결홀(229a)이 더 포함된다. 상기 체결홀(229a)는 상기 제2 벽(225a)의 외측 둘레를 따라 각각 다수 개가 배치될 수 있다.

상기 프레임 플랜지(222)에는, 상기 구동유닛(도 1의 130 참조)의 단자부의 인출경로를 제공하는 단자삽입부(229b)가 형성된다. 상기 단자삽입부(229b)는 상기 프레임 플랜지(222)가 전후 방향으로 절개되도록 형성된다.

상기 단자부는 상기 코일(도 1의 132b 참조)로부터 전방으로 연장하여, 상기 단자삽입부(229b)에 삽입될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상기 단자부는 상기 구동유닛(130) 및 프레임(220)으로부터 외부로 노출되어 케이블에 접속될 수 있다.

상기 단자삽입부(229b)는 다수 개가 제공되며, 상기 다수 개의 단자삽입부(229b)는 상기 제2 벽(225b)의 외측 둘레를 따라 배치될 수 있다. 상기 다수 개의 단자삽입부(229b) 중, 상기 단자부가 삽입되는 단자삽입부(229b)는 1개만 구비된다. 나머지 단자삽입부(229b)는, 상기 프레임(220)의 변형방지를 위하여 구비되는 것으로 이해될 수 있다.

일 예로, 상기 프레임 플랜지(222)에는, 3개의 단자삽입부(229b)가 형성된다. 이 중, 1개의 단자삽입부(229b)에는, 상기 단자부가 삽입되며, 나머지 2개의 단자삽입부(229b)에는, 단자부가 삽입되지 않도록 구성될 수 있다.

상기 프레임(220)에는, 상기 스테이터 커버(도 1의 137 참조) 또는 상기 토출커버 조립체(도 1의 180 참조)와 체결되거나, 상기 실린더(240)와 압입 결합되는 과정에서, 많은 응력이 작용할 수 있다. 만약, 상기 프레임 플랜지(222)에, 1개의 단자삽입부(229b)만 형성되는 경우, 상기 응력이 특정 지점에 집중되어 상기 프레임 플랜지(222)에 변형이 발생될 수 있다. 따라서, 본 실시예는, 상기 단자삽입부(229b)가 상기 프레임 플랜지(222)의 3개소에 형성되도록 함으로써, 즉 상기 프레임(220)의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 고르게 배치되도록 함으로써, 상기 응력의 집중이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 프레임(220)에는, 상기 프레임 플랜지(222)로부터 상기 프레임 본체(221)를 향하여 경사지게 연장되는 프레임 경사부(223)가 더 포함된다. 상기 프레임 경사부(223)의 외면은, 상기 프레임 본체(221)의 외주면, 즉, 축방향에 대하여 제2 설정각도를 이루도록 연장될 수 있다. 일 예로, 상기 제2 설정각도는 0도보다는 크고 90도보다는 작은 각도값으로 형성될 수 있다.

상기 프레임 경사부(223)에는, 상기 토출밸브(도 1의 171 참조)에서 배출된 냉매를 상기 실린더(240)의 가스유입부(232)로 가이드 하기 위한 가스홀(224)이 형성된다. 상기 가스홀(224)은 상기 프레임 경사부(223)의 내부를 관통하여 형성될 수 있다.

상세하게는, 상기 가스홀(224)은 상기 프레임 플랜지(222)로부터 연장되며, 상기 프레임 경사부(223)를 경유하여 상기 프레임 본체(221)까지 연장될 수 있다.

상기 가스홀(224)이 상기 프레임 플랜지(222), 프레임 경사부(223) 및 프레임 본체(221)까지 다소 두꺼운 두께를 가지는 프레임(220)의 일부분을 통하여 형성되므로, 상기 가스홀(224)의 형성에 의하여 상기 프레임(220)의 강도가 약해지는 것을 방지할 수 있다.

상기 가스홀(224)의 연장방향은, 상기 프레임 경사부(223)의 연장방향에 대응하여, 상기 프레임 본체(221)의 내주면, 즉 축방향에 대하여 상기 제2 설정각도를 형성할 수 있다.

상기 가스홀(224)의 입구부에는, 상기 가스홀(224)로 유입될 냉매 중 이물을 필터링 하기 위한 토출필터(230)가 배치될 수 있다. 상기 토출필터(230)는 상기 제3 벽(225c)에 설치될 수 있다.

상세하게는, 상기 토출필터(230)는 상기 프레임 플랜지(222)에 형성되는 필터홈(227)에 설치된다. 상기 필터홈(227)은 상기 제3 벽(225c)으로부터 후방으로 함몰되도록 구성되며, 상기 토출필터(230)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.

달리 말하면, 상기 가스홀(224)의 입구부는 상기 필터홈(227)에 연결되며, 상기 가스홀(224)은 상기 필터홈(227)으로부터 상기 프레임 플랜지(222) 및 상기 프레임 경사부(223)를 관통하여 상기 프레임 본체(221)의 내주면으로 연장될 수 있다. 따라서, 상기 가스홀(224)의 출구부는 상기 프레임 본체(221)의 내주면에 연통할 수 있다.

또한, 상기 프레임 플랜지(222)에는 상기 가스홀(224)의 가공을 용이하게 하기 위한 가이드 홈(225e)이 형성될 수 있다. 상기 가이드 홈(225e)은 상기 제2 벽(225b)의 적어도 일부분이 함몰하도록 형성되며, 상기 필터홈(227)의 가장자리에 위치될 수 있다.

상기 가스홀(224)을 가공하는 과정에서, 가공기구는 상기 필터홈(227)으로부터 상기 프레임 경사부(223)를 향하여 드릴링 될 수 있다. 이 때, 상기 가공기구가 상기 제2 벽(225b)에 간섭되어, 상기 드릴링이 용이하지 않게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예는 상기 제2 벽(225b)에 가이드 홈(225e)을 형성하여, 상기 가이드 홈(225e)에 상기 가공 기구를 위치시켜 상기 가스홀(224)의 가공이 용이하도록 할 수 있다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 토출필터(230)의 후방, 즉 출구측에 설치되는 필터 실링부재(228)가 더 포함된다. 상기 필터 실링부재(228)는 대략 링 형상을 가질 수 있다. 상세하게는, 상기 필터 실링부재(228)는 상기 필터홈(227)에 놓이며, 상기 토출필터(230)가 상기 필터홈(227)을 가압하면서, 상기 필터홈(227)에 압입될 수 있다.

한편, 상기 프레임 경사부(223)는 상기 프레임 본체(221)의 둘레를 따라 다수 개가 구비될 수 있다. 상기 다수 개의 프레임 경사부(223) 중, 상기 가스홀(224)이 형성되는 프레임 경사부(223)는 1개만 구비된다. 나머지 프레임 경사부(223)는, 상기 프레임(220)의 변형방지를 위하여 구비되는 것으로 이해될 수 있다.

상기 프레임(220)에는, 상기 스테이터 커버(149) 또는 상기 토출 커버(160)와 체결되거나, 상기 실린더(240)와 압입 결합되는 과정에서, 많은 응력이 작용할 수 있다. 만약, 상기 프레임(220)에, 1개의 프레임 경사부(223)만 형성되는 경우, 상기 응력이 특정 지점에 집중되어 상기 프레임(220)에 변형이 발생될 수 있다. 따라서, 본 실시예는, 상기 프레임 경사부(223)가 상기 프레임 본체(221) 외측의 3개소에 형성되도록 함으로써, 즉 상기 프레임(220)의 중심부를 기준으로 원주 방향으로 고르게 배치되도록 함으로써, 상기 응력의 집중이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 실린더(240)는 상기 프레임(220)의 내측에 결합된다. 일 예로, 상기 실린더(240)는 상기 프레임(220)에 압입 공정에 의하여 결합될 수 있다.

상기 실린더(240)에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체(241) 및 상기 실린더 본체(241)의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지(242)가 포함된다. 상기 실린더 본체(241)는 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 상기 프레임 본체(221)의 내부에 삽입된다. 따라서, 상기 실린더 본체(241)의 외주면은 상기 프레임 본체(221)의 내주면에 대향하도록 위치될 수 있다.

상기 실린더 본체(241)에는, 상기 가스홀(224)을 통하여 유동한 가스 냉매가 유입되는 가스유입부(232)가 형성된다.

상기 리니어 압축기(200)에는, 상기 프레임(220)의 내주면과 상기 실린더(240)의 외주면 사이에 형성되어, 윤활 기능을 위한 가스가 유동하는 가스 포켓(231)이 더 포함된다. 상기 가스홀(224)의 출구부로부터 상기 가스유입부(232)까지의 냉매가스 유로는 상기 가스 포켓(231)의 적어도 일부분을 형성한다. 그리고 상기 가스유입부(232)는 후술할 노즐부(233)의 입구측에 배치될 수 있다.

상세하게는, 상기 가스유입부(232)는 상기 실린더 본체(241)의 외주면으로부터 반경 방향 내측으로 함몰하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 가스유입부(232)는 축방향 중심축을 기준으로, 상기 실린더 본체(241)의 외주면을 따라 원형의 형상을 가지도록 구성될 수 있다.

상기 가스유입부(232)는 다수 개가 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 가스유입부(232)는 2개 구비될 수 있다. 상기 2개의 가스유입부(232) 중 제1 가스유입부(232a)는 상기 실린더 본체(241)의 전방부, 즉, 토출밸브(도 1의 171 참조)와 가까운 위치에 배치되며, 제2 가스유입부(232b)는 상기 실린더 본체(241)의 후방부, 즉 냉매의 압축기 흡입측과 가까운 위치에 배치된다. 달리 말하면, 상기 제1 가스유입부(232a)는 상기 실린더 본체(241)의 전후방향 중심부를 기준으로 전방 측에 위치하며, 상기 제2 가스유입부(232b)는 후방 측에 위치할 수 있다.

그리고 상기 제1 가스유입부(232a)에 연결되는 제1 노즐부(233a)는 상기 중심부를 기준으로 전방 측에 위치하며, 상기 제2 가스유입부(232b)에 연결되는 제2 노즐부(233b)는 상기 중심부를 기준으로 후방 측에 위치할 수 있다.

상세하게는, 상기 제1 가스유입부(232a) 또는 제1 노즐부(233a)는, 상기 실린더 본체(241)의 전단부로부터 제1 거리만큼 이격된 위치에 형성된다. 그리고 상기 제2 가스유입부(232b) 또는 제2 노즐부(233b)는, 상기 실린더 본체(241)의 전단부로부터 제2 거리만큼 이격된 위치에 형성된다. 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 큰 값을 가질 수 있다. 그리고 상기 실린더 본체(241)의 전단부로부터 상기 중심부까지의 제3 거리는 상기 제1 거리보다는 크고 상기 제2 거리보다는 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 중심부로부터 상기 제1 가스유입부(232a) 또는 제1 노즐부(233a)까지의 제4 거리는, 상기 중심부로부터 상기 제2 가스유입부(232b) 또는 제2 노즐부(233b)까지의 제5 거리보다 더 작은 값으로 결정될 수 있다.

한편, 상기 제1 가스유입부(232a)는 상기 가스홀(224)의 출구부와 인접한 위치에 형성된다. 달리 말하면, 상기 가스홀(224)의 출구부로부터 상기 제1 가스유입부(232a)까지의 거리는, 상기 출구부로부터 상기 제2 가스유입부(232b)까지의 거리보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 가스홀(224)의 출구부와 제1 가스유입부(232a)는 일부 중첩하도록 배치될 수 있다.

상기 실린더(240)의 내부 압력은 냉매의 토출측에 가까운 위치, 즉 상기 제1 가스유입부(232a)의 내측에서 상대적으로 높게 형성되므로, 상기 가스홀(224)의 출구부를 상기 제1 가스유입부(232a)에 인접하게 위치시킴으로써, 상대적으로 많은 양의 냉매가 상기 제1 가스유입부(232a)를 통하여 실린더(240)의 내부로 유입될 수 있다. 결국, 가스 베어링의 기능을 강화하여, 피스톤(150)의 왕복운동 과정에서 실린더(240)와 피스톤(150)의 마모를 방지할 수 있게 된다.

상기 가스유입부(232)에는, 실린더 필터부재(232c)가 설치될 수 있다. 상기 실린더 필터부재(232c)는 상기 실린더(240)의 내부로 소정 크기 이상의 이물이 유입되는 것을 차단하고 냉매 중에 포함된 유분을 흡착하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 소정 크기는 1μm 일 수 있다.

상기 실린더 필터부재(232c)에는, 상기 가스유입부(232)에 감겨진 실(thread)이 포함된다. 상세하게는, 상기 실(thread)은, PET(Polyethylene Terephthalate) 재질로 구성되어 소정의 두께 또는 직경을 가질 수 있다.

상기 실(thread)의 두께 또는 직경은 상기 실(thread)의 강도를 고려하여 적절한 값으로 결정될 수 있다. 만약, 상기 실(thread)의 두께 또는 직경이 너무 작게 되면 상기 실(thread)의 강도가 너무 약해져 쉽게 끊어질 수 있으며, 상기 실(thread)의 두께 또는 직경이 너무 크게 되면 실(thread)을 감았을 때 상기 가스유입부(232)에서의 공극이 너무 커져 이물의 필터링 효과가 낮아지는 문제점이 있다.

상기 실린더 본체(241)에는, 상기 가스유입부(232)로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 노즐부(233)이 포함된다. 상기 노즐부(233)은 상기 실린더 본체(241)의 내주면까지 연장될 수 있다.

상기 노즐부(233)의 반경 방향 길이는 상기 가스유입부(232)의 반경 방향 길이, 즉 함몰된 깊이보다 작게 형성된다. 그리고 상기 노즐부(233)의 내부공간의 크기는 상기 가스유입부(232)의 내부공간의 크기보다 작게 형성될 수 있다.

상세하게는, 상기 가스유입부(232)의 함몰된 깊이 및 폭과, 상기 노즐부(233)의 길이는, 상기 실린더(240)의 강성, 상기 실린더 필터부재(232c)의 양 또는 상기 노즐부(233)을 통과하는 냉매의 압력 강하의 크기 등을 고려하여 적절한 크기로 결정될 수 있다.

일 예로, 상기 가스유입부(232)의 함몰된 깊이 및 폭이 너무 크거나, 상기 노즐부(233)의 길이가 너무 작아지면, 상기 실린더(240)의 강성이 약해질 수 있다. 반면에, 상기 가스유입부(232)의 함몰된 깊이 및 폭이 너무 작으면, 상기 가스유입부(232)에 설치될 수 있는 실린더 필터부재(232c)의 양이 너무 적어질 수 있다. 그리고 상기 노즐부(233)의 길이가 너무 커지면, 상기 노즐부(233)를 통과하는 냉매의 압력 강하가 너무 커지게 되어, 가스 베어링으로서의 충분한 기능을 수행할 수 없게 된다.

본 실시예에서는, 상기 가스유입부(232)의 길이에 대한 상기 노즐부(233)의 길이의 비율을 0.65 이상 0.75의 범위로 제안한다. 상기 비율의 범위 내에서, 가스 베어링의 효과가 개선되며 실린더(240)의 강성을 요구 수준으로 유지할 수 있다.

또한, 상기 노즐부(233)의 입구부의 직경은 출구부의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 냉매의 유동방향을 기준으로, 상기 노즐부(233)에서의 유동 단면적은 상기 입구부로부터 상기 출구부로 갈수록 점점 작게 형성된다. 여기서, 상기 입구부는 상기 가스유입부(232)에 연결되어 상기 노즐부(233)로 냉매를 유입시키는 부분이며, 상기 출구부는 상기 실린더(240)의 내주면에 연결되어 상기 피스톤(150)의 외주면으로 냉매를 공급하는 부분으로서 이해될 수 있다.

상세하게는, 상기 노즐부(233)의 직경이 너무 커지는 경우, 상기 토출 밸브(161)를 통하여 배출된 고압의 가스 냉매 중 상기 노즐부(233)로 유입되는 냉매의 양이 너무 많게 되어 압축기의 유량 손실이 크게 되는 문제점이 있다. 반면에, 상기 노즐부(233)의 직경이 너무 작게 되면, 상기 노즐부(233)에서의 압력 강하가 크게 되어 가스 베어링으로서의 성능이 감소하는 문제점이 있다.

따라서, 본 실시예에서는 상기 노즐부(233)의 입구부 직경을 상대적으로 크게 형성하여 상기 노즐부(233)로 유입되는 냉매의 압력 강하를 줄이고, 상기 출구부의 직경을 상대적으로 작게 형성하여 상기 노즐부(233)을 통한 가스 베어링의 유입량을 소정값 이하로 조절할 수 있다.

일 예로, 본 실시예에서는 상기 노즐부(233)의 출구부 직경에 대한 상기 입구부 직경의 비율을 4 이상 5 이하의 값으로 결정한다. 이러한 비율의 범위 내에서, 가스 베어링의 효과 개선을 기대할 수 있다.

상기 노즐부(233)에는, 상기 제1 가스유입부(232a)로부터 상기 실린더 본체(241)의 내주면으로 연장되는 제1 노즐부(233a) 및 상기 제2 가스유입부(232b)로부터 상기 실린더 본체(241)의 내주면으로 연장되는 제2 노즐부(233b)가 포함된다.

상기 제1 가스유입부(232a)를 통과하면서 상기 실린더 필터부재(232c)에 의하여 필터링 된 냉매는 상기 제1 노즐부(233a)를 통하여 상기 실린더 본체(241)의 내주면과, 상기 피스톤 본체(150)의 외주면 사이 공간으로 유입된다. 그리고 상기 제2 가스유입부(232b)를 통과하면서 상기 실린더 필터부재(232c)에 의하여 필터링 된 냉매는 상기 제2 노즐부(233b)를 통하여 상기 실린더 본체(241)의 내주면과, 상기 피스톤 본체(150)의 외주면 사이 공간으로 유입된다.

상기 제1,2 노즐부(233a,233b)를 통하여 상기 피스톤 본체(150)의 외주면측으로 유동한 가스 냉매는, 상기 피스톤(150)에 부상력을 제공하여, 상기 피스톤(150)에 대한 가스 베어링의 기능을 수행한다.

상기 제1 실링부재(250)은 상기 가스 포켓(231)의 전방 측 공간을 실링하므로, 상기 가스 포켓(231)을 유동하는 냉매가 상기 프레임(220) 및 실린더(240)의 전방 측으로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 상기 제2 실링부재(251)가 상기 가스 포켓(231)의 후방 측 공간을 실링하므로, 상기 가스 포켓(231)을 유동하는 냉매가 상기 프레임(220) 및 실린더(240)의 후방 측으로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 가스 베어링의 성능이 개선될 수 있다.

그리고 상기 실린더 본체(241)의 후방부에는, 상기 플랜지 본체(221)와의 사이에 배치되는 제3 실링부재(252)가 삽입되는 제2 설치홈(241a)이 형성될 수 있다.

본 명세서의 실시예의 경우 앞에서 설명한 바와 같이 가스 베어링 수단을 이용할 수 있다. 가스 베어링 수단은 피스톤(150)의 외주면과 실린더(240)의 외주면 사이의 간격으로 토출가스를 공급하여 실린더(240)와 피스톤(150) 사이에 가스 윤활할 수 있다. 실린더(240)와 피스톤(150) 사이의 토출가스는 피스톤(150)에 부상력을 제공하여 피스톤(150)이 실린더(240)에 마찰하는 것을 저감시킬 수 있다.

이하, 실린더(240)와 피스톤(150) 사이의 공간, 즉 부상력을 제공하기 위해 공급되는 토출가스가 채워지는 공간을 습동부라고 부르기로 한다.

도 4는 피스톤(150)에 편심이 발생하여 실린더(140)에 접촉하는 모습을 나타내는 그림이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 피스톤(150)의 자중 등의 이유로 실린더(140) 내에서 편심이 발생할 수 있다. 이 때, 가스베어링(142)에서 분사되는 냉매의 압력으로 복원력이 발생한다. 즉, 피스톤(150)과 실린더(140) 사이의 간격이 작은 곳에서의 압력이 피스톤(150)과 실린더(140) 사이의 간격이 큰 곳에서의 압력 보다 크게 되므로, 가스베어링(142)에서 분사되는 냉매의 압력에 의해 피스톤(150)이 중심 위치로 이동할 수 있다.

그러나 피스톤(150)의 질량 중심이 후방에 위치하기 때문에, 피스톤(150)의 질량 중심에서 먼 피스톤(150) 전방 부분은 가스베어링(142)의 압력에 의한 모멘트가 발생하고 질량 중심에서 가까운 피스톤(150) 후방 부분은 부상력이 감소한다. 도 4의 (b)를 참조하면, 피스톤(150)의 전방에 압력이 작용하여 축 방향에서 시계 방향으로 틀어짐이 발생하고, 피스톤(150) 전방의 상부 부분이 실린더(140) 내벽과 충돌하거나 피스톤(150) 후방의 하부 부분이 실린더(140) 내벽과 충돌할 수 있다.

도 5는 비교 실시예에 따른 압축기의 구동부의 단면을 나타내는 사시도이다.

피스톤(150)은 전방에 위치하고 압축공간(103, 도 1 참조)을 구획하는 헤드부(151)와 헤드부(151)의 외주면에서 후방으로 연장되는 원통 형상의 가이드부(152)와 가이드부(152)의 후방에서 반경방향 외측으로 연장되어 피스톤(150)을 압축기 구조에 고정시키는 플랜지부(153)를 포함한다.

그리고 피스톤(150)의 헤드부(151)에는 흡입포트(154)가 관통되어 형성된다. 흡입포트(154)는 피스톤(150) 내부의 흡입공간(102)과 압축공간(103)을 연통하도록 마련된다.

그리고 피스톤(150)의 플랜지부(153)는 스프링 서포터(119)의 지지부(119c)에 결합되고, 지지부(119c)에 형성되는 결합홀에 대응하고 체결부재가 삽입되는 결합홀(153a)을 형성한다. 또는 피스톤(150)의 플랜지부(153)는 마그넷 프레임(136)에 결합되고, 마그넷 프레임(136)의 결합부(136a, 도 1 참조)에 체결부재를 통해 결합될 수 있다. 그리고 스프링 서포터(119)와 마그넷 프레임(136)은 별개의 부재로 마련되어 서로 결합될 수 있고, 또는 일체로 형성될 수 있다.

이와 같은 비교 실시예에 따른 피스톤(150)은 피스톤(150)이 마그넷 프레임(136) 또는 스프링 서포터(119)에 직접 기계 결합되어 있기 때문에 전후 방향으로 움직일 때 축 방향에서 벗어난 방향으로는 유동성이 없게 된다. 따라서 피스톤(150)의 정렬에 오차가 발생하면 피스톤(150)과 실린더(140) 사이에 접촉이 발생하게 된다. 이에 대해서는 도 4에서 자세히 설명한 바 있다.

도 6은 제1 실시예에 따른 압축기의 구동부의 단면을 나타내는 사시도이다.

제1 실시예에 따른 압축기의 구동부는 실린더(140, 도 1 참조) 내부를 축 방향으로 왕복 이동하는 피스톤(150)과 피스톤(150)을 구동하는 구동부를 지지하는 구동부 프레임을 포함한다.

여기서 구동부는 피스톤(150)과 연결되고 피스톤(150)을 축 방향으로 이동시키는 무버(135, 도 1 참조)를 포함하고, 구동부 프레임은 무버(135)와 함께 움직이는 마그넷 프레임(136, 도 1 참조)을 포함할 수 있다.

무버(135)와 피스톤(150)은 실린더(140)와 이너 스테이터(134, 도 1 참조)를 후방으로 우회하여 형성되는 마그넷 프레임(136)에 의해 서로 연결될 수 있다.

또한, 구동부 프레임은 스프링 서포터(119)를 포함할 수 있다. 피스톤(150)은 스프링 서포터(119)의 전방에서 내측으로 연장되는 지지부(119c)에 결합될 수 있다.

그리고 스프링 서포터(119)는 마그넷 프레임(136)과 연결될 수 있다. 즉, 무버(135)의 이동에 의해 마그넷 프레임(136)과 스프링 서포터(119)와 피스톤(150)이 함께 축 방향으로 움직일 수 있다.

피스톤(150)은 전방에 위치하고 압축공간(103, 도 1 참조)을 구획하는 헤드부(251)와 헤드부(251)의 외주면에서 후방으로 연장되는 원통 형상의 가이드부(252)를 포함한다. 가이드부(252)는 후방이 개구되고 내부에 머플러 유닛(160)으로부터 유입되는 냉매가 채워지는 흡입공간(102)이 형성된다.

그리고 헤드부(251)에는 흡입포트(254)가 관통되어 형성된다. 흡입포트(254)는 가이드부(252) 내부의 흡입공간(102)과 헤드부(251) 전방의 압축공간(103)을 연통하도록 마련된다.

도 7은 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 분해사시도이다.

도 7을 참조하면, 피스톤 구조체는 실린더(140) 내부를 왕복 이동하는 가이드부재(250)와 가이드부재(250)를 구동부 프레임에 결합시키는 마운트부재(260)를 포함할 수 있다.

가이드부재(250)는 마운트부재(260)에 대해 회전 가능하게 결합할 수 있다. 이 때, 회전은 직경 방향의 회전축을 중심으로 회전하는 틸팅(tilting)과 구동축 방향의 회전축을 중심으로 회전하는 로테이션(rotation)을 포함할 수 있다.

피스톤 구조체는 가이드부재(250)를 마운트부재(260)에 회전 가능하게 결합시키는 회전결합부재(270)를 더 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 회전결합부재(270)는 가이드부재(250) 내부에 지지되는 지지부(271)와 지지부(271)에 결합되는 축부재(272)를 포함할 수 있다.

지지부(271)는 가이드부재(250)의 내경에 결합되는 밴드 형상 또는 밴드의 일부 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 지지부(271)는 가이드부재(250) 내부에서 중심축 방향으로의 이동이 제한되도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 지지부(271)는 가이드부재(250)의 내경에 압입 결합되거나 별도의 체결부재를 통해 고정될 수 있다.

지지부(271)는 일 측이 절개된 밴드 형상일 수 있다. 그리고 지지부(271)는 절개부(271b)를 통해 탄성 변형이 가능할 수 있다. 따라서 절개부(271b) 양 측의 지지부(271) 단부가 서로 인접하도록 변형시킨 상태에서 가이드부재(250) 내부로 지지부(271)를 삽입할 수 있다. 절개부(271b) 양 측의 지지부(271)가 인접하도록 변형시키면 지지부(271)의 직경이 가이드부재(250) 내부의 직경보다 작아지게 되어 삽입이 용이할 수 있다.

지지부(271)가 지정된 위치에 위치하면 절개부(271b) 양 측의 지지부(271)가 본래 형상으로 복원되도록 하여 지지부(271)의 직경이 가이드부재(250) 내부의 직경과 같도록 할 수 있다. 이 때, 지지부(271)의 복원된 상태에서의 직경이 가이드부재(250) 내부의 직경보다 큰 경우 압입되어 견고하게 고정될 수 있다.

또는 지지부(271)는 가이드부재(250) 내에서 로테이션 가능하도록 마련될 수 있다. 지지부(271)의 직경이 가이드부재(250) 내부의 직경보다 작은 경우 지지부(271)는 가이드부재(250) 내에서 로테이션이 가능하다. 다만, 이 경우 지지부(271)의 중심축 방향 이동을 제한할 수 있는 별도의 스타퍼(미도시)가 추가로 필요할 수 있다.

축부재(272)는 구동축의 일 점을 지나면서 구동축에 수직한 방향으로 연장된다. 그리고 축부재(272)의 일 측은 지지부(271)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 지지부(271)는 축부재(272)의 일 단이 삽입되는 삽입공(271a)이 형성되고, 보다 견고하게 축부재(272)를 지지하기 위해 축부재(272)의 양 단이 삽입되는 삽입공(271a)이 중심축에 대향하는 위치에 형성될 수 있다.

그리고 축부재(272)는 가이드부재(250)의 질량중심을 지나도록 배치될 수 있다. 따라서 축부재(272)를 기준으로 전방의 가이드부재(250)의 모멘트와 후방의 가이드부재(250)의 모멘트는 동일할 수 있다.

마운트부재(260)는 중심축 방향으로 연장되는 마운트 연장부(262)와, 마운트 연장부(262)의 전방 측에 연결되고 축부재(272)에 대해 회전 가능하게 결합되는 조인트부(261)와, 마운트 연장부(262)의 후방 측에 연결되고 구동부 프레임에 결합되는 마운트 결합부(263)를 포함할 수 있다.

마운트 연장부(262)는 중심축 방향으로 연장되는 바(bar) 형상일 수 있으며, 조인트부(261)가 연결되는 일 측이 가이드부재(250)의 내부에 수용되고, 마운트 결합부(263)가 연결되는 타 측이 가이드부재(250)의 후방 외측에 위치할 수 있다.

조인트부(261)는 마운트 연장부(262)의 전방 단부에 연결될 수 있고, 회전결합부재(270)의 축부재(272)이 관통되는 관통홀(261a)을 형성할 수 있다. 그리고 관통홀(261a)의 연장 방향은 마운트 연장부(262)의 연장 방향과 수직하게 배치될 수 있다.

그리고 마운트 결합부(263)는 마운트 연장부(262)의 후방 단부에서 반경 방향으로 연장되는 복수의 플랜지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마운트 결합부(263)는 120도 간격으로 3개의 플랜지가 연장될 수 있다. 그리고 마운트 결합부(263)는 플랜지의 반경 방향 외측에 결합홀(263a)이 형성될 수 있다.

마운트 결합부(263)는 스프링 서포터(119) 또는 마그넷 프레임(136)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 스프링 서포터(119)의 지지부(119c)에 형성되는 결합홀에 마운트부재(260)의 결합홀(263a)이 대응되도록 배치되고 별도의 체결부재(미도시)가 이들을 관통하여 결합할 수 있다.

한편, 본 명세서에서 마그넷 프레임(136)은 스프링 서포터(119)와 일체로 형성될 수 있으며, 마그넷 프레임(136)은 스프링 서포터(119)를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다. 또한, 마운트부재(260)가 스프링 서포터(119)에 결합되는 것의 의미는 마운트부재(260)가 마그넷 프레임(136)에 연결되는 것으로 해석될 수 있음은 당연하다.

그리고 마운트 결합부(263)의 복수의 플랜지 사이의 공간을 통해 머플러 유닛(160)으로부터 유입되는 냉매가 지나갈 수 있다.

도 8은 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체에서 기울어짐 또는 편심이 발생하는 경우를 나타내는 그림이다.

도 8의 (a)를 참조하면, 가이드부재(250)는 마운트부재(260)에 대해 독립적으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 틸팅 회전이 가능하다.

피스톤(250)은 실린더(140) 내에서 왕복 이동을 하는 도중에 구동축 방향에서 어긋난 방향으로 외력을 받게 된다. 이는 피스톤(250)에 모멘트로 작용하여 기울어짐을 유발하게 된다. 종래의 피스톤(150, 도 4 참조)의 경우에는 도 4의 (b)에서와 같이 일체로 형성된 피스톤 구조체에 기울어짐이 발생하여 실린더(140)와 피스톤(150)의 접촉이 발생하였다.

그러나 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체는 피스톤(250)을 지지하는 마운트부재(260)와 실린더(140) 내의 가이드부재(250)가 회전 가능하게 결합됨으로써 위와 같은 실린더(140)와 피스톤(250) 사이의 접촉을 방지할 수 있다.

피스톤 구조체의 가이드부재(250)에 기울어짐이 발생하는 경우 실린더(140)와 가이드부재(250) 사이의 간격이 좁아지는 곳에서는 가스베어링(142)의 냉매 압력이 상대적으로 커지고, 실린더(140)와 가이드부재(250) 사이의 간격이 커지는 곳에서는 가스베어링(142)의 냉매 압력이 상대적으로 작아지게 된다. 따라서 피스톤 구조체에 모멘트가 발생하는 경우에도 가이드부재(250)는 가스베어링(142)의 냉매 압력에 따라 틸팅 회전하면서 실린더(140) 내에서 구동축 방향으로 위치를 자동 조정할 수 있게 된다.

도 8의 (b)를 참조하면, 가이드부재(250)의 무게 중심은 축부재(272)에 위치하므로 편심에 따른 모멘트가 발생하지 않게 된다.

도 4에서 확인한 바와 같이, 종래의 피스톤(150)의 경우에는 피스톤 구조체의 무게 중심이 후방에 위치하여 피스톤(150)이 편심되는 경우 가스베어링(142)의 압력에 의한 모멘트가 발생하여 실린더(140)와 피스톤(150) 사이의 접촉이 발생하였다.

그러나 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체는 가이드부재(250)와 마운트부재(260)의 축부재(272)가 가이드부재(250)의 무게중심에 위치함으로써, 피스톤 구조체에 편심이 발생하는 경우에도 가이드부재(250)의 전방에 작용하는 가스베어링(142)의 냉매 압력과 가이드부재(250)의 후방에 작용하는 가스베어링(142)의 냉매 압력이 동일하게 된다. 따라서 피스톤 구조체의 편심에 따른 모멘트가 발생하지 않기 때문에 피스톤(250)과 실린더(140) 사이의 접촉을 방지할 수 있다.

도 9는 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체의 변형 실시예를 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 회전결합부재(270)의 지지부(271)는 가이드부재(250)의 내경에 결합되는 밴드 형상일 수 있다.

그리고 가이드부재(250)의 내경은 회전결합부재(270)의 지지부(271)의 전방 결합위치에 대응하는 위치에 단차(252a)를 형성할 수 있다. 구체적으로, 가이드부재(250)는 전방에서 후방으로 가면서 제1 내경(D1)에서 제2 내경(D2)으로 커지는 단차(252a)를 형성할 수 있다. 이 때, 제2 내경(D2)의 크기는 회전결합부재(270)의 지지부(271)의 외경에 대응하는 크기일 수 있다. 즉, 제1 내경(D1)의 크기가 회전결합부재(270)의 지지부(271)의 외경 보다 작기 때문에 회전결합부재(270)의 지지부(271)는 제1 내경(D1)과 제2 내경(D2) 사이의 단차(252a)에 걸려 전방으로의 이동이 제한된다. 따라서 제1 내경(D1)과 제2 내경(D2) 사이의 단차(252a)는 가이드부재(250)의 전방 제한 스타퍼 기능을 할 수 있다.

회전결합부재(270)의 지지부(271)는 가이드부재(250)에 압입 결합되어 후방으로의 이동이 제한될 수 있다. 또는 지지부(271)의 후방에 별도의 결합링(미도시) 등을 결합하여 후방으로의 이동을 제한할 수도 있다.

도 10은 제1 실시예에 따른 피스톤 구조체의 다른 변형 실시예를 나타내는 도면이다.

도 10을 참조하면, 회전결합부재(270)의 지지부(271)는 가이드부재(250)의 내경에 결합되고 절개부(271b)가 형성되는 밴드의 일부 형상일 수 있다.

그리고 가이드부재(250)의 내경은 회전결합부재(270)의 지지부(271)의 전방과 후방 결합위치에 각각 대응하는 위치에 전방 단차(252a) 및 후방 단차(252b)를 형성할 수 있다.

구체적으로, 가이드부재(250)는 전방에서 후방으로 가면서 제1 내경(D1)에서 제2 내경(D2)으로 커지는 전방 단차(252a)를 형성할 수 있다. 이 때, 제2 내경(D2)의 크기는 회전결합부재(270)의 지지부(271)의 외경에 대응하는 크기일 수 있다. 즉, 제1 내경(D1)의 크기가 회전결합부재(270)의 지지부(271)의 외경 보다 작기 때문에 회전결합부재(270)의 지지부(271)는 제1 내경(D1)과 제2 내경(D2) 사이의 단차(252a)에 걸려 전방으로의 이동이 제한된다. 따라서 제1 내경(D1)과 제2 내경(D2) 사이의 단차(252a)는 가이드부재(250)의 전방 제한 스타퍼 기능을 할 수 있다.

그리고 가이드부재(250)는 전방에서 후방으로 가면서 제2 내경(D2)에서 제3 내경(D3)으로 작아지는 후방 단차(252b)를 더 형성할 수 있다. 즉, 제3 내경(D3)의 크기가 회전결합부재(270)의 지지부(271)의 외경 보다 작기 때문에 회전결합부재(270)의 지지부(271)는 제2 내경(D2)과 제3 내경(D3) 사이의 단차(252b)에 걸려 후방으로의 이동이 제한된다. 따라서 제2 내경(D2)과 제3 내경(D3) 사이의 단차(252b)는 가이드부재(250)의 후방 제한 스타퍼 기능을 할 수 있다.

그리고 회전결합부재(270)의 지지부(271)는 절개부(271b)를 통해 탄성 변형이 가능할 수 있다. 따라서 절개부(271b) 양 측의 지지부(271) 단부가 서로 인접하도록 변형시킨 상태에서 가이드부재(250) 내부로 지지부(271)를 삽입할 수 있다. 절개부(271b) 양 측의 지지부(271)가 인접하도록 변형시키면 지지부(271)의 직경이 가이드부재(250)의 제3 내경(D3) 보다 작게 되어 삽입이 용이할 수 있다. 그리고 지지부(271)가 전방 단차와 후방 단차 사이의 제2 내경(D2) 위치에 안착되면 원래 형상으로 복원되면서 지지부(271)의 직경이 가이드부재(250)의 제1 내경(D1) 또는 제3 내경(D3) 보다 크게 되어 전방 또는 후방으로의 이동이 제한된다.

이 경우 회전결합부재(270)의 지지부(271)의 전방 및 후방 이동을 제한하기 위한 별도의 스타퍼를 구비할 필요가 없다. 또한, 회전결합부재(270)의 지지부(271)를 가이드부재(250) 내부에 압입할 필요가 없기 때문에 유지보수가 용이하고, 전방 단차(252a)와 후방 단차(252b) 사이에 안착되기 때문에 결합 위치가 정밀하게 제어될 수 있다.

도 11은 제2 실시예에 따른 압축기의 구동부의 단면을 나타내는 사시도이고, 도 12는 제2 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 분해사시도이다.

도 11과 도 12를 참조하면, 마운트부재(260)는 중심축 방향으로 연장되는 마운트 연장부(262)와, 마운트 연장부(262)의 일 측에 연결되고 축부재(272)에 대해 회전 가능하게 결합되는 조인트부(261)와, 마운트 연장부(262)의 타 측에 연결되고 구동부 프레임에 결합되는 마운트 결합부(263-1)를 포함할 수 있다.

마운트 연장부(262)는 중심축 방향으로 연장되는 바(bar) 형상일 수 있으며, 조인트부(261)가 연결되는 일 측이 가이드부재(250)의 내부에 수용되고, 마운트 결합부(263-1)가 연결되는 타 측이 가이드부재(250)의 후방 외측에 위치할 수 있다.

조인트부(261)는 마운트 연장부(262)의 전방 단부에 연결될 수 있고, 회전결합부재(270)의 축부재(272)가 관통되는 관통홀(261a)을 형성할 수 있다. 그리고 관통홀(261a)의 연장 방향은 마운트 연장부(262)의 연장 방향과 수직하게 배치될 수 있다.

그리고 마운트 결합부(263-1)는 마운트 연장부(262)의 후방 단부에서 수직 방향으로 연장되는 플레이트 형상일 수 있다. 일 예로, 마운트 결합부(263-1)는 원형 플레이트로 마련되고, 마운트 연장부(262)는 마운트 결합부(263-1)의 중심에서 수직 방향으로 연장될 수 있다.

그리고 마운트 결합부(263-1)의 외주부는 스프링 서포터(119)와 결합할 수 있다. 예를 들어, 마운트 결합부(263-1)의 후방에는 원통형상의 결합돌출부(263c)가 연장될 수 있고, 결합돌출부(263c)는 스프링 서포터(119)의 결합부(119b) 내측에 삽입되어 끼워질 수 있다. 즉, 스프링 서포터(119)의 결합부(119b)는 결합돌출부(263c) 외주면을 2점 이상 지지할 수 있다.

한편, 마운트 결합부(263-1)는 머플러 유닛(160)과 함께 스프링 서포터(119) 또는 마그넷 프레임(136)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 결합돌출부(263c)는 머플러 유닛(160)의 전방 개구 내부에 삽입되어 끼워질 수 있고, 머플러 유닛(160)의 전방부는 스프링 서포터(119)의 결합부(119b) 내측에 삽입되어 끼워질 수 있다.

마운트 결합부(263-1)는 머플러 유닛(160)으로부터 유입되는 냉매가 지나갈 수 있는 연통홀(263b)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 연통홀(263b)은 원형 또는 호 형상의 개구로 형성될 수 있으며, 마운트 결합부(263-1)의 원주 방향으로 복수 개 형성될 수 있다.

마운트 결합부(263-1)는 스프링 서포터(119) 또는 마그넷 프레임(136)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 스프링 서포터(119)의 지지부(119c)에 형성되는 결합홀에 마운트 결합부(263-1)의 결합홀(263a)이 대응되도록 배치되고 별도의 체결부재가 이들을 관통하여 결합할 수 있다.

도 13은 제3 실시예에 따른 압축기의 구동부의 단면을 나타내는 사시도이고, 도 14는 제3 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 분해사시도이다.

도 13과 도 14를 참조하면, 마운트부재(260)는 중심축 방향으로 연장되는 마운트 연장부(262-1)와, 마운트 연장부(262-1)의 일 측에 연결되고 축부재(272)에 대해 회전 가능하게 결합되는 조인트부(261-1)와, 마운트 연장부(262-1)의 타 측에 연결되고 구동부 프레임에 결합되는 마운트 결합부(263-2)를 포함할 수 있다.

마운트 연장부(262-1)는 중심축 방향으로 연장되는 관(pipe) 형상일 수 있으며, 조인트부(261-1)가 연결되는 일 측이 가이드부재(250)의 내부에 수용되고, 마운트 결합부(263-2)가 연결되는 타 측이 가이드부재(250)의 후방 외측에 위치할 수 있다. 그리고 마운트 연장부(262-1)는 전방 단부와 후방 단부가 개구되어 내부 연통로(262a)를 통해 머플러 유닛(160)으로부터 유입되는 냉매를 흡입공간(102)으로 안내할 수 있다.

조인트부(261-1)는 마운트 연장부(262-1)의 선단측 또는 전방에 연결될 수 있다. 그리고 조인트부(261-1)는 회전결합부재(270)의 축부재(272)가 관통되는 회전축 수용부재(261b)와 회전축 수용부재(261b)를 마운트 연장부(262-1)에 연결하는 브릿지(261c)를 포함할 수 있다.

회전축 수용부재(261b)는 축부재(272)가 관통되는 관통홀(261a)을 형성할 수 있다. 그리고 관통홀(261a)의 연장 방향은 마운트 연장부(262-1)의 연장 방향과 수직하게 배치될 수 있다.

브릿지(261c)는 회전축 수용부재(261b)와 마운트 연장부(262-1)를 결합한다. 예를 들어, 브릿지(261c)는 마운트 연장부(262-1)의 관 형상의 선단부에 일 측이 연결되고, 타 측이 회전축 수용부재(261b)에 연결될 수 있다. 그리고 브릿지(261c)는 마운트 연장부(262-1)의 관 형상의 선단부의 원주 주위를 따라 2개 이상이 마련될 수 있다. 도면에는 2개의 브릿지(261c)가 서로 대향되는 위치에 마련되는 것을 도시하였지만, 이와 달리 3개의 브릿지(261c)가 각각 120도의 간격으로 배치되거나, 그 이상의 브릿지(261c)가 마련되는 것도 가능하다.

그리고 복수의 브릿지(261c)들이 마련되는 경우, 인접하는 브릿지(261c) 사이의 공간을 통해 내부 연통로(262a)를 지나는 냉매가 통과할 수 있다.

또는, 조인트부(261-1)는 마운트 연장부(262-1)의 선단측을 관통하여 마운트 연장부(262-1)의 내부 연통로(262a) 내부에 마련될 수 있다. 이 경우 별도의 브릿지(261c) 없이도 조인트부(261-1)를 결합할 수 있다.

그리고 마운트 결합부(263-2)는 마운트 연장부(262-1)의 후방 단부에서 수직 방향으로 연장되는 플레이트 형상일 수 있다. 일 예로, 마운트 결합부(263-2)는 원형 플레이트로 마련되고, 마운트 연장부(262-1)는 마운트 결합부(263-2)의 중심에서 수직 방향으로 연장될 수 있다.

그리고 마운트 결합부(263-2)의 외주부는 스프링 서포터(119)와 결합할 수 있다. 예를 들어, 마운트 결합부(263-2)의 후방에는 원통형상의 결합돌출부(263c)가 연장될 수 있고, 결합돌출부(263c)는 스프링 서포터(119)의 결합부(119b) 내측에 삽입되어 끼워질 수 있다. 즉, 스프링 서포터(119)의 결합부(119b)는 결합돌출부(263c) 외주면을 2점 이상 지지할 수 있다.

한편, 마운트 결합부(263-2)는 머플러 유닛(160)과 함께 스프링 서포터(119) 또는 마그넷 프레임(136)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 결합돌출부(263c)는 머플러 유닛(160)의 전방 개구 내부에 삽입되어 끼워질 수 있고, 머플러 유닛(160)의 전방부는 스프링 서포터(119)의 결합부(119b) 내측에 삽입되어 끼워질 수 있다.

마운트 결합부(263-2)는 머플러 유닛(160)으로부터 유입되는 냉매가 지나갈 수 있는 연통홀이 형성될 수 있다. 그리고 연통홀은 마운트 연장부(262-1)의 내부 연통로(262a)의 후단에 형성될 수 있다.

마운트 결합부(263-2)는 스프링 서포터(119) 또는 마그넷 프레임(136)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 스프링 서포터(119)의 지지부(119b)에 형성되는 결합홀에 마운트 결합부(263-2)의 결합홀(263a)이 대응되도록 배치되고 별도의 체결부재(미도시)가 이들을 관통하여 결합할 수 있다.

한편, 본 명세서의 실시예에 따른 피스톤 구조체는 가이드부재(250)가 마운트부재(260)에 대해 2축 이상으로 회전 가능하게 결합할 수 있다. 예를 들어, 가이드부재(250)의 정면에서 보았을 때, 3시-9시 방향 축(x축)을 기준으로 틸팅 가능한 동시에, 12시-6시(y축)을 기준으로 틸팅 가능할 수 있다.

또는, 가이드부재(250)는 마운트부재(260)에 대해 직경 방향의 회전축을 중심으로 회전하는 틸팅과 구동축 방향의 회전축을 중심으로 회전하는 로테이션이 모두 가능할 수 있다.

이를 위해, 가이드부재(250)와 마운트부재(260)의 결합은 볼 조인트(ball joint), 스페리컬 조인트(spherical joint) 또는 로드 엔드 조인트(rod end joint), 또는 유니버설 조인트(universal joint) 등을 통해 결합될 수 있다.

도 15는 제4 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 확대도이다.

도 15를 참조하면, 가이드부재(250)와 마운트부재(260)는 볼 조인트(ball joint) 결합을 통해 연결될 수 있다. 볼 조인트의 소켓 부분(264)은 조인트부(261-2)에 마련되고, 볼(273) 부분은 회전결합부재(270-1)에 마련될 수 있다.

도 15의 (a)와 같이 볼(273)과 소켓(264)이 볼(273)을 관통하는 가이드축(272a)을 통해 결합되는 경우 볼(273)은 2방향으로 틸팅이 가능할 수 있다. 즉, 가이드축(272a)을 중심으로 가이드축(272a)의 길이 방향에 수직한 방향(도면에서 상하 방향)으로 틸팅이 가능하고, 가이드축(272a)이 수용되는 볼(273)의 장공(273a)을 따라 가이드축(272a)의 길이 방향(도면에서 좌우 방향)으로 틸팅이 가능하다.

그리고 도 15의 (b)와 같이 볼(273)과 소켓(264)이 축 없이 결합되는 경우 볼(273)은 소켓(264) 내에서 자유롭게 틸팅 또는 로테이션이 가능할 수 있다.

한편, 회전결합부재(270-1)는 볼(273)의 일 측에서 전방으로 연결되는 돌출 결합부(274)를 더 포함할 수 있다. 돌출 결합부(274)는 헤드부(251)의 후방에 결합될 수 있다. 예를 들어, 헤드부(251)의 후면에 돌출 결합부(274)의 전방 형상에 대응하는 형상으로 요입되는 홈에 안착될 수 있다. 그리고 돌출 결합부(274)는 다각형으로 마련되고, 헤드부(251)에 요입되는 홈도 이에 대응되는 형상으로 마련되어 돌출 결합부(274)가 헤드부(251)에 대해 회전하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 돌출 결합부(274)는 흡입밸브(155, 도 1 참조)를 결합하기 위해 헤드부(251)의 전방에 형성되는 흡입밸브 결합홀(251a)과 체결부재(251b)를 통해 같이 결합될 수 있다. 돌출 결합부(274)는 흡입밸브 결합홀(251a)에 연통되는 회전결합부재 결합홀(274a)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 흡입밸브(155)를 관통하는 체결부재(251b)가 차례로 헤드부(251)의 흡입밸브 결합홀(251a)과 회전결합부재 결합홀(274a)에 나사 결합될 수 있다.

도 16은 제5 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 확대도이다.

도 16을 참조하면, 가이드부재(250)와 마운트부재(260)는 스페리컬 조인트(spherical joint) 또는 로드 엔드 조인트(rod end joint) 결합을 통해 연결될 수 있다. 로드 엔드 조인트의 고리 부분(264)은 조인트부(261-3)에 마련되고, 축 부재(272)가 관통되는 볼 부분(273)은 회전결합부재(270)에 마련될 수 있다. 축 부재(272)가 관통되는 볼 부분(273)은 고리 부분(264) 내에서 베어링 결합되어 자유롭게 회전이 가능하다. 따라서 가이드부재(250)는 마운트부재(260)에 대해 전 방향 틸팅과 함께 많은 각도 내에서 로테이션이 가능할 수 있다.

도 17은 제6 실시예에 따른 피스톤 구조체를 나타내는 확대도이다.

도 17을 참조하면, 가이드부재(250)와 마운트부재(260)는 유니버설 조인트(universal joint) 결합을 통해 연결될 수 있다. 유니버셜 조인트의 제1 요크(265)는 조인트부(261-2)에 마련되고, 제2 요크(275)는 회전결합부재(270-2)에 마련될 수 있다.

한편, 회전결합부재(270-2)는 제2 요크(275)의 일 측에서 전방으로 연결되는 돌출 결합부(274)를 더 포함할 수 있다. 돌출 결합부(274)는 헤드부(251)의 후방에 결합될 수 있다. 예를 들어, 헤드부(251)의 후면에 돌출 결합부(274)의 전방 형상에 대응하는 형상으로 요입되는 홈에 안착될 수 있다. 그리고 돌출 결합부(274)는 다각형으로 마련되고, 헤드부(251)에 요입되는 홈도 이에 대응되는 형상으로 마련되어 돌출 결합부(274)가 헤드부(251)에 대해 회전하는 것을 방지할 수 있다.

그리도 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 요크(265)는 마운트 연장부(262)에 대해 로테이션 회전이 가능하도록 축 베어링 결합될 수 있다. 따라서 가이드부재(250)는 마운트부재(260)에 대해 전 방향 틸팅과 함께 360도 로테이션이 가능할 수 있다.

앞에서 설명된 본 명세서의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 명세서의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.

예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

100: 압축기, 101: 수용공간,
102: 흡입공간, 103: 압축공간,
104: 토출공간, 110: 케이싱,
111: 쉘, 112: 제1 쉘커버,
113: 제2 쉘커버, 114: 흡입관,
115: 토출관, 115a: 루프파이프,
116: 제1 지지 스프링, 116a: 흡입 가이드,
116b: 흡입측 지지부재, 116c: 댐핑부재,
117: 제2 지지 스프링, 117a: 지지브라켓,
117b: 제1 지지가이드, 117c: 지지커버,
117d: 제2 지지가이드, 117e: 제3 지지가이드,
118: 공진 스프링, 118a: 제1 공진 스프링,
118b: 제2 공진 스프링, 119: 스프링 서포터,
119a: 몸체부, 119b: 결합부,
119c: 지지부, 120: 프레임,
121: 바디부, 122: 플랜지부,
123: 백커버, 123a: 지지브라켓,
130: 구동유닛, 131: 아우터 스테이터,
132: 코일 권선체, 132a: 보빈,
132b: 코일, 133: 스테이터 코어,
134: 이너 스테이터, 135: 무버,
136: 마그넷 프레임, 136a: 결합부,
137: 스테이터 커버, 140: 실린더,
141: 플랜지부, 142: 가스유입구,
150: 피스톤, 151: 헤드부,
152: 가이드부, 153: 플랜지부,
154: 흡입포트, 155: 흡입밸브,
160: 머플러 유닛, 161: 흡입 머플러,
161a: 플랜지부, 162: 내부가이드,
170: 토출밸브 조립체, 171: 토출밸브,
172: 밸브 스프링, 180: 토출커버 조립체,
181: 제1 토출커버, 182: 제2 토출커버,
183: 제3 토출커버,
250: 가이드부재, 251: 헤드부,
252: 가이드부, 260: 마운트부재,
261: 조인트부, 262: 마운트 연장부,
263: 마운트 결합부, 270: 회전결합부재,
271: 지지부, 272: 축부재.

Claims

실린더 내부를 축 방향으로 왕복 이동하는 가이드부재를 포함하는 피스톤 구조체와, 상기 피스톤 구조체와 함께 움직이는 무버를 지지하는 마그넷 프레임을 포함하는 압축기에 있어서,
상기 피스톤 구조체는 상기 가이드부재와, 상기 마그넷 프레임에 연결되는 마운트부재를 포함하고,
상기 가이드부재는 상기 마운트부재에 대해 상대적으로 회전 가능하게 결합하는 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 가이드부재는 상기 마운트부재에 대해 상대적으로 틸팅 가능하게 결합하는 압축기.
제2 항에 있어서,
상기 가이드부재는 상기 마운트부재에 대해 상대적으로 로테이션 가능하게 결합하는 압축기.
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 가이드부재 내부의 공간에서 상기 피스톤 구조체의 구동축을 지나는 축부재를 더 포함하고,
상기 마운트부재는 상기 축부재에 회전 가능하게 결합하는 조인트부와 상기 조인트부에서 후방으로 연장되는 마운트 연장부와 상기 마운트 연장부에서 반경 방향 외측으로 연장되고 상기 마그넷 프레임에 연결되는 마운트 결합부를 포함하는 압축기.
제4 항에 있어서,
상기 가이드부재 내주면에 결합되는 밴드 또는 밴드의 일부 형상으로 마련되고, 상기 축부재를 지지하는 회전결합부재를 더 포함하는 압축기.
제5 항에 있어서,
상기 회전결합부재는 원주 방향으로 절개되도록 마련되고, 상기 가이드부재 내주면에 압입 결합되는 압축기.
제5 항에 있어서,
상기 가이드부재는 전방에서 후방으로 가면서 제1 내경에서 제2 내경으로 커지는 전방 단차를 형성하고,
상기 회전결합부재는 상기 전방 단차에 걸려 전방으로의 이동이 제한되는 압축기.
제7 항에 있어서,
상기 회전결합부재는 상기 가이드부재 내에서 로테이션 가능하게 마련되는 압축기.
제7 항에 있어서,
상기 회전결합부재의 외경은 상기 제1 내경 보다 크고 상기 제2 내경보다 작게 마련되는 압축기.
제7 항에 있어서,
상기 가이드부재는 전방에서 후방으로 가면서 제2 내경에서 제1 내경으로 작아지는 후방 단차를 형성하고,
상기 회전 결합부재는 상기 후방 단차에 걸려 후방으로의 이동이 제한되는 압축기.
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 가이드부재와 상기 마운트부재를 회전 가능하게 결합하는 조인트부재를 더 포함하고,
상기 마운트부재는 상기 조인트부재에 연결되고 후방으로 연장되는 마운트 연장부와 상기 마운트 연장부에서 반경 방향 외측으로 연장되고 상기 마그넷 프레임에 연결되는 마운트 결합부를 포함하는 압축기.
제11 항에 있어서,
상기 마운트 결합부는 상기 피스톤 구조체 후방의 흡입 머플러와 상기 가이드부재를 연통하는 연통홀을 형성하는 플레이트 형상으로 마련되는 압축기.
제12 항에 있어서,
상기 마운트 연장부는 상기 마운트 결합부의 중앙부에서 전방으로 연장되는 바 형상으로 마련되고, 상기 연통홀은 상기 마운트 연장부 주위에 형성되는 압축기.
제11 항에 있어서,
상기 마운트 연장부는 상기 마운트 결합부의 중앙부에서 전방으로 연장되는 관 형상으로 마련되고,
상기 마운트 결합부는 상기 피스톤 구조체 후방의 흡입 머플러와 상기 가이드부재를 연통하고 상기 마운트 연장부가 연결되는 개구가 형성되는 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 가이드부재와 상기 마운트부재는 볼 조인트, 스페리컬 조인트 또는 유니버설 조인트를 통해 결합되는 압축기.
제15 항에 있어서,
상기 가이드부재와 상기 마운트부재를 연결하는 조인트부재를 더 포함하고,
상기 조인트부재는, 상기 가이드부재의 전방에 마련되고 흡입포트가 형성되는 헤드부에 연결되는 제1 조인트부와, 상기 마운트부재의 전방에 마련되고 상기 가이드부재의 내부에 삽입되어 전방으로 연장되는 마운트 연장부에 연결되는 제2 조인트부를 포함하는 압축기.
제16 항에 있어서,
상기 제1 조인트부와 상기 제2 조인트부는 볼과 소켓의 결합으로 마련되는 압축기.
제16 항에 있어서,
상기 헤드부는 전방에 흡입밸브를 결합하기 위한 흡입밸브 결합홀이 형성되고,
상기 제1 조인트부는 상기 흡입밸브 결합홀과 연통되는 조인트 결합홀이 형성되는 압축기.
제18 항에 있어서,
상기 헤드부에 상기 흡입밸브를 결합하도록 상기 흡입밸브 결합홀에 체결되는 체결부재는 상기 흡입밸브 결합홀을 지나 상기 조인트 결합홀에까지 체결되는 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 가이드부재의 후단은 상기 마운트부재와 이격되어 배치되는 압축기.