KR20210074240A - 압축기에 사용되는 피스톤 - Google Patents

Abstract

압축기에 사용되는 피스톤이 개시된다. 본 명세서에 따른 피스톤은 실린더 내부에 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기에 사용되고, 내부에 흡입된 냉매가 수용되는 흡입공간을 형성하는 원통 형상으로 마련되고 실린더의 내주면과 마주보는 베어링면을 구비하는 베어링부와, 베어링부의 전방 개구에 결합되고 흡입공간과 연통되는 복수의 흡입포트가 형성되며 압축공간을 압축하는 압축면을 구비하는 헤드부와, 베어링부의 후방 개구에 결합되고 머플러 유닛으로부터 흡입공간에 냉매를 유입하는 관통유로가 마련되며 구동부에 결합되어 피스톤에 구동력을 전달하는 플랜지부를 포함하고, 베어링면은 내마모성을 향상시키는 표면처리가 행해진다.

Description

압축기에 사용되는 피스톤{Piston for Compressor}

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

한국 등록특허공보 제10-1454550호(선행기술 1)에는 리니어 압축기의 피스톤이 개시되어 있다. 위 선행기술의 압축기는 부품의 마모 또는 손상을 방지하기 위해 피스톤의 외부에 DLC 코팅 등의 표면처리를 하는 것을 특징으로 한다.

그러나 선행기술 1은 일체형 구조의 피스톤을 표면처리 하기 위하여 표면처리가 필요한 베어링부 이외에 플랜지부까지 코팅 장비 내에 장입하여야 하기 때문에 불필요한 공간을 차지하게 되고, 코팅 공정비용을 증가시키는 요인이 된다.

또한, 코팅 장비 내에 부품을 고정할 때 피스톤의 헤드부가 막혀 있기 때문에 별도의 지그를 사용하여야 하며, 이로 인해 인건비와 시간이 낭비되는 문제가 발생한다.

또한, 피스톤의 베어링부와 플랜지부 사이의 경계에서 플라즈마 간섭이 발생할 가능성이 다분하며, 이러한 플라즈마의 발생은 DLC 코팅 물성에 안 좋은 영향을 끼칠 수 있다.

또한, 피스톤 서포트 등과 볼트 체결을 통해 조립이 이루어지는데, 이 때 조립 공차가 발생하게 되고, 제조 공정의 추가로 비용이 증가되는 문제가 있다.

한편, 미국 등록특허공보 제8,801,409호(선행기술 2)에는 헤드부와 스커트부가 결합되는 분리 형식의 피스톤이 개시되고, 이러한 특징으로 인해 가공 중 재료 소모를 줄여 가공비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

그러나 선행기술 2는 스커트부에 헤드부를 결합할 때에 압입 방법을 사용해애 하는데, 압입 시에 피스톤의 스커트부가 변형될 우려가 있다. 또한, 압입 결합의 경우 미세 틈이 발생할 수 있는데, 이러한 틈으로 냉매가 누설되는 경우 압축 효율이 저하되는 문제가 발생한다.

한국 등록특허공보 10-1454550 B (2014.10.17. 등록) 미국 등록특허공보 US 8,801,409 B (2014.08.12 등록)

본 명세서는 튜브 형상의 베어링부에만 표면처리가 이루어질 수 있는 압축기에 사용되는 피스톤을 제공하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 명세서는 베어링부를 결합하는 때에 압입 공정이 아니라 접착 공정을 이용하여 결합할 수 있는 압축기에 사용되는 피스톤을 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 피스톤은 실린더 내부에 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기에 사용되고, 내부에 흡입된 냉매가 수용되는 흡입공간을 형성하는 원통 형상으로 마련되고, 상기 실린더의 내주면과 마주보는 베어링면을 구비하는 베어링부; 상기 베어링부의 전방 개구에 결합되고 상기 흡입공간과 연통되는 복수의 흡입포트가 형성되며, 압축공간을 압축하는 압축면을 구비하는 헤드부; 및 상기 베어링부의 후방 개구에 결합되고 머플러 유닛으로부터 상기 흡입공간에 냉매를 유입하는 관통유로가 마련되며, 구동부에 결합되어 상기 피스톤에 구동력을 전달하는 플랜지부를 포함하고, 상기 베어링면은 내마모성을 향상시키는 표면처리가 행해져, 원통 형상의 베어링부만을 표면 처리 장치에 장입할 수 있다.

또한, 상기 베어링부는 상기 본체부에 접합으로 결합될 수 있다.

또한, 상기 베어링부와 상기 본체부 사이에는 접착제가 개재될 수 있다.

여기서, 상기 접착제는 혐기성 접착제 또는 에폭시 접착제일 수 있다.

또한, 상기 베어링면은 내마모성을 향상시키는 표면처리층이 적층될 수 있다.

여기서, 표면처리층은 DLC(Diamond Like Carbon), PTFE(테프론), 니켈-인 합금소재 및 아노다이징 피막(Anodizing layer, 양극산화 피막) 중 어느 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 헤드부의 외주면은 상기 베어링부의 내주면에 밀착하도록 마련되고, 상기 헤드부의 압축면은 상기 베어링부의 전방면과 동일 평면으로 마련될 수 있다.

또한, 상기 흡입포트는 상기 베어링부의 내주면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.

또는, 상기 흡입포트는 상기 베어링부의 내주면을 일부로 포함할 수 있다.

또는, 상기 흡입포트는 상기 헤드부의 외주면으로부터 반경 방향 내측으로 요입되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 베어링부의 전방 단부에는 상기 헤드부가 안착되도록 단차를 형성하는 안착부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 헤드부는 상기 베어링부의 전방 개구에 삽입되는 삽입부와, 상기 베어링부의 전방 단부에 지지되는 전방 안착부를 포함할 수 있다.

본 명세서의 다른 실시예에 따른 피스톤은, 실린더 내부에 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기에 사용되고, 내부에 흡입된 냉매가 수용되는 흡입공간을 형성하는 원통 형상의 원통부를 포함하는 본체부와, 상기 본체부의 외경에 대응하는 내경을 구비하고 상기 원통부의 외주면을 둘러싸며 상기 실린더의 내주면과 마주보는 베어링면을 구비하는 베어링부를 포함하고, 상기 베어링면은 내마모성을 향상시키는 표면처리가 행해져, 원통 형상의 베어링부만을 표면 처리 장치에 장입할 수 있다.

또한, 상기 베어링부는 상기 본체부에 접합으로 결합될 수 있다.

또한, 상기 베어링부와 상기 본체부 사이에는 접착제가 개재될 수 있다.

여기서, 상기 접착제는 혐기성 접착제 또는 에폭시 접착제일 수 있다.

또한, 상기 베어링면은 내마모성을 향상시키는 표면처리층이 적층될 수 있다.

여기서, 표면처리층은 DLC(Diamond Like Carbon), PTFE(테프론), 니켈-인 합금소재 및 아노다이징 피막(Anodizing layer, 양극산화 피막) 중 어느 하나 이상의 소재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 본체부의 전방에 일체로 형성되고 상기 흡입공간과 연통되는 복수의 흡입포트가 형성되며, 압축공간을 압축하는 압축면을 구비하는 헤드부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 베어링부의 전방에 일체로 형성되고 상기 흡입공간과 연통되는 복수의 흡입포트가 형성되며, 압축공간을 압축하는 압축면을 구비하는 헤드부를 더 포함할 수 있다.

본 명세서에 따른 압축기에 사용되는 피스톤은 튜브 형상의 베어링부 만을 별도로 표면처리할 수 있어 표면처리 장비 내에 장입량이 증가하고, 별도의 지그를 사용하지 않고도 표면처리가 가능할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 표면처리 장비 내에 플랜지부가 장입되지 않기 때문에 플라즈마 간섭이 없이 균일한 품질을 달성할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 플랜지부를 생략하여 타 부품과 볼트 체결 없이도 결합할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 베어링부를 결합하는 때에 접착제를 이용함으로써 각 부품 사이의 공극을 제거해 누설을 방지하여 압축 효율을 유지할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 표면처리가 된 베어링부를 일체형 피스톤 구조에 접합 결합함으로써 공정이 간단하여 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 압축기의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압축기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 도 2의 단면도이다.
도 5는 도 4의 제1 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4의 제2 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 4의 제3 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 4의 제4 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압축기를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 분해사시도이다.
도 11은 도 9의 단면도이다.
도 12는 본 명세서의 제3 실시예에 따른 압축기를 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12의 분해사시도이다.
도 14는 도 12의 단면도이다.
도 15는 도 14의 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.

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, 일례로 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 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압축기를 나타내는 사시도이다. 그리고 도 3은 도 2의 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압축기는 실린더(도 1의 140 참조) 내에서 습동 운동하는 피스톤(200)을 포함한다.

피스톤(200)은 실린더(140) 내를 습동 운동하는 베어링부(220)와, 베어링부(220)의 전방에 결합되는 헤드부(210)와, 베어링부(220)의 후방에 결합되는 플랜지부(230)를 포함한다. 그리고 피스톤(200)은 헤드부(210)에 형성되는 흡입포트(211a)를 개폐하는 흡입밸브(도 1의 155 참조)와, 흡입밸브(155)를 헤드부(210)에 고정시키는 체결부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.

피스톤(200)은 전방과 후방이 개구된 원통 형상의 베어링부(220)가 마련되고, 베어링부(220)의 전방에 헤드부(210)가 결합되고, 베어링부의 후방에 플랜지부(230)가 결합된다.

헤드부(210)는 베어링부(220)의 내경에 대응하는 외경을 가지도록 마련되어 베어링부(220)의 전방 개구에 삽입된다. 그리고 헤드부(210)와 베어링부(220)의 결합은 접합 공정을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 혐기성 접착제 또는 에폭시 등의 접착제를 이용한 접합일 수 있다. 압입 공정이 아닌 접합 공정을 이용함으로써 압입할 때 발생하는 스트레스로 인한 베어링부(220)의 변형을 방지할 수 있고, 압입 시 두 금속재질 사이에 생길 수 있는 틈으로 냉매가 누설되는 현상을 방지할 수 있다.

그리고 플랜지부(230)는 전방에 돌출되는 부분이 베어링부(220)의 내경에 대응하는 외경을 가지도록 마련되어 베어링부(220)의 후방 개구에 삽입된다. 그리고 플랜지부(230)와 베어링부(220)의 결합은 접합 공정을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 혐기성 접착제 또는 에폭시 등의 접착제를 이용한 접합일 수 있다. 압입 공정이 아닌 접합 공정을 이용함으로써 압입할 때 발생하는 스트레스로 인한 베어링부(220)의 변형을 방지할 수 있고, 압입 시 두 금속재질 사이에 생길 수 있는 틈으로 냉매가 누설되는 현상을 방지할 수 있다.

베어링부(220)는 실린더(140)의 내벽 형상에 대응하도록 축 방향으로 긴 원통 형상으로 마련되고, 속이 비고 원주 방향으로 일정한 두께를 가지도록 마련될 수 있다. 베어링부(220)의 내부 공간(222)은 수용공간(도 1의 101 참조)에 수용된 냉매가 유입되는 흡입공간(도 1의 102 참조)을 형성할 수 있다.

베어링부(220)는 외주면이 베어링면(221)으로 마련된다. 즉, 실린더(140)에서 제공되는 베어링 가스가 베어링면(221)과 실린더(140) 내주면 사이에 충진되어 피스톤(200)을 부양시키고 피스톤(200)과 실린더(140)의 접촉을 방지할 수 있다.

그럼에도 불구하고 베어링면(221)는 외력 또는 정렬 오차 등의 이유로 실린더(140)의 내벽과 마찰 또는 충격이 발생할 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 베어링면(221)에 표면처리가 행해질 수 있다. 이러한 표면처리를 통해 내마모성, 윤활성 또는 내열성이 개선될 수 있다.

베어링부(220)의 표면처리는 DLC(Diamond Like Carbon), PTFE(테프론), 니켈-인 합금소재 및 아노다이징 피막(Anodizing layer, 양극산화 피막) 중 어느 하나 이상의 소재를 이용할 수 있다.

DLC는 비결정질의 탄소계 신소재로서 플라즈마 중의 탄소 이온이나 활성화된 탄화수소 분자를 전기적으로 가속하고 표면에 충돌시킴으로써 형성된 박막 형태의 물질을 포함한다.

DLC의 물성은 다이아몬드와 유사하며, 높은 경도 및 내마모성을 가지며, 전기 절연성이 우수하고, 낮은 마찰계수를 가지므로 윤활성이 우수한 특성을 가진다.

다른 예인, PTFE는 불소 수지를 도료화 한 상태에서 코팅 대상체에 스프레이 되고 일정한 온도에서 가열, 소성 과정을 거치면서 비활성의 코팅층을 형성하게 된다. PTFE는 낮은 마찰계수를 가지고 있으므로 표면의 윤활성을 향상시키고 내마모성을 개선할 수 있다.

또 다른 예인, 니켈(Ni)-인(P) 합금소재는 무전해(electroless) 니켈 도금(plating)방식에 의하여 상기 피스톤(200)의 외주면 또는 실린더(140)의 내주면에 구비될 수 있으며, 니켈 및 인 성분이 균일한 두께로 표면 석출되어 형성될 수 있다. 상기 니켈-인 합금소재는 니켈(Ni)이 90~92%, 인(P)이 9~10%의 화학 조성비율을 가질 수 있다. 니켈-인 합금소재는 표면의 내식성 및 내마모성을 개선하며, 윤활성이 우수한 특성을 가진다.

또 다른 예인, 아노다이징 기술은 알루미늄 도장의 일종으로서 알루미늄을 양극으로 하고 통전하면 양극에서 발생하는 산소에 의하여 알루미늄 면이 산화되어 산화 알루미늄 피막이 생기는 특성을 이용한 가공기술로, 내식성 및 내절연성이 우수한 특성을 가진다.

플랜지부(230)는 베어링부(220)의 후방 개구에 삽입되는 삽입부(231)와, 베어링부(220)의 후방에서 반경 방향으로 확장되는 확장부(232)를 포함한다.

그리고 플랜지부(230)는 후방에 위치하는 머플러 유닛(도 1의 160 참조)에서 제공되는 냉매를 베어링부(220)의 내부 공간(222)으로 전달하도록 베어링부(220)의 내부 공간(222)에 연통되는 관통 유로(234)가 형성된다. 예를 들어, 머플러 유닛(160)의 내부가이드(도 1의 162 참조)가 관통 유로(234)를 관통하도록 배치되고, 내부가이드(162)를 통해 냉매가 베어링부(220) 내부(222)의 흡입공간(102)으로 유입될 수 있다.

삽입부(231)는 베어링부(220)의 내경에 대응하는 외경을 가지고 베어링부(220)의 후방에 삽입되어 결합된다.

그리고 확장부(232)는 삽입부(231)의 후방에 연결되고 반경 방향 외측으로 확장되는 플랜지 형상으로 마련된다. 피스톤(200)이 실린더(140)에 결합한 상태에서 확장부(232)는 실린더(140)의 후방에 위치할 수 있다.

그리고 확장부(232)는 마그넷 프레임(도 1의 136 참조) 또는 스프링 서포터(도 1의 119 참조)에 결합되는 결합부(233)가 하나 이상 마련된다. 결합부(233)는 플랜지부(230)의 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되고, 원주 방향으로 일정 간격으로 복수 개 배치될 수 있다. 일 예로, 120도 간격으로 3개의 결합부(233)가 플랜지부(230)에 형성될 수 있다.

그리고 결합부(233)는 플랜지부(230)의 후방에 배치되는 마그넷 프레임(136)과 일체로 체결되기 위한 결합공(233a)을 형성한다. 마그넷 프레임(136)도 플랜지부(230)의 결합공(233a)에 대응하는 결합공을 형성할 수 있다. 그리고 플랜지부(230)와 마그넷 프레임(136)은 핀 또는 나사가 결합공을 관통하여 일체로 결합될 수 있다.

헤드부(210)는 베어링부(220)의 전방에 마련되고 베어링부(220)의 전방 개구를 부분적으로 밀폐시킬 수 있다. 여기서 부분적으로 밀폐시킨다는 의미는 흡입포트(211a)를 제외한 부분을 밀폐시킨다는 의미로 이해될 수 있다.

헤드부(210)는 대체적으로 축 방향으로 연장되는 원통 형상으로 마련되고, 헤드부(210)의 외경은 베어링부(220)의 내경에 대응되도록 마련될 수 있다. 그리고 헤드부(210)의 외주면(212)은 베어링부(220)의 내주면에 밀착하여 접합될 수 있다.

만일, 헤드부(210)를 베어링부(220)에 압입 결합하는 경우, 베어링부(220) 내경에 단차를 형성하는 추가 가공이 필요하고, 단차의 정밀도가 떨어지는 경우 흡입밸브(155)에 누설이 발생할 수 있다. 보다 자세하게는, 베어링부(220) 내경에 형성되는 단차의 오차 발생으로 인해 헤드부(210)의 전방 단부가 베어링부(220)의 전방 단부와 동일 평면을 이루지 못하고, 이 때문에 흡입밸브(155)가 닫힌 상태에서 피스톤(200)의 전방 단부의 틈으로 누설이 발생할 수 있다. 또한, 흡입밸브(155)가 전방 단부의 단차에 반복적으로 부딪히면서 내구성이 저하될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 헤드부(210)는 베어링부(220)에 접착제를 통해 고정되는 방법으로 장착될 수 있다. 접착제를 이용하여 헤드부(210)를 고정시키는 경우에는 베어링부(220) 내경에 별도의 단차를 가공할 필요가 없으며, 사용에 따라 헤드부(210)가 움직여 피스톤(200)의 전방 단부가 단일 평면에서 어긋나는 일이 발생할 가능성이 매우 적어진다. 이러한 이유로 흡입밸브(155)의 신뢰도와 내구성이 향상될 수 있다.

그리고 헤드부(210)의 중앙에는 흡입밸브(155)를 결합하기 위하여 체결부재가 결합되는 결합홀(211b)이 형성될 수 있다.

그리고 헤드부(210)를 베어링부(220)에 결합한 상태에서 헤드부(210)의 압축면(211)과 베어링부(220)의 전방면(223)은 동일 평면을 형성할 수 있다.

도 5는 도 4의 제1 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 제1 변형 실시예에 따른 피스톤(200-1)은 헤드부(210)에 형성되는 흡입포트(211a-1)의 일부가 헤드부(210)의 외주면(212)에 개방되도록 마련될 수 있다. 그리고 흡입포트(211a-1)는 베어링부(220)에 결합된 상태에서 베어링부(220)의 내주면을 유로의 일부로 할 수 있다. 즉, 흡입포트(211a-1)는 헤드부(210)의 외주면(212)에서 내측으로 요입되는 홈 형상일 수 있다.

도 6은 도 4의 제2 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 6을 참조하면, 제2 변형 실시예에 따른 피스톤(200-2)은 베어링부(220)의 전방에 헤드부(210)가 안착되는 안착부(221a)가 형성될 수 있다. 베어링부(220)의 내경은 헤드부(210)의 외경 보다 작게 마련되고, 안착부(221a)는 헤드부(210)의 외경에 대응하는 내경을 가지도록 단차를 형성할 수 있다. 그리고 헤드부(210)가 베어링부(220)에 안착된 상태에서 헤드부(210)의 압축면(211)과 베어링부(220)의 전방면(223)은 동일 평면을 형성할 수 있다.

도 7은 도 4의 제3 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 7을 참조하면, 제3 변형 실시예에 따른 피스톤(200-3)에서 헤드부(210-2)는 중앙부 보다 흡입포트(211a)의 외측에 위치하는 주변부가 후방으로 연장되는 접합 연장부(213)를 형성할 수 있다. 접합 연장부(213)는 헤드부(210-2)가 결합될 때, 베어링부(220)와의 접합하는 외주면(212-1)의 면적을 늘릴 수 있다.

접합 연장부(213)는 흡입포트(211a)가 형성되는 헤드부(210)의 중앙부 보다 축 방향 길이가 크게 마련될 수 있다. 다만, 헤드부(210-2)의 무게를 줄이고 흡입공간(102)을 넓히기 위하여 헤드부(210-2)의 중앙부는 축 방향 길이가 작게 마련되고, 접합 연장부(213)의 두께도 얇게 마련되는 것이 바람직하다.

도 8은 도 4의 제4 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 8을 참조하면, 제4 변형 실시예에 따른 피스톤(200-4)에서 헤드부(210-3)는 베어링부(220)의 전방 개구에 삽입되는 삽입부(215)와 삽입부(215)의 외측에 반경 방향으로 연장되고 베어링부(220)의 전방에 안착되는 전방 안착부(214)를 포함한다.

삽입부(215)는 베어링부(220)의 외경에 대응하는 내경을 가지도록 마련되고, 전방 안착부(214)는 베어링부(220)의 외경과 동일한 외경을 가지도록 마련될 수 있다.

전방 안착부(214)는 흡입포트(211a) 외측에 마련되고, 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 전방 안착부(214)는 베어링부(220)의 전방면(223) 상에 안착될 수 있다.

도 9는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압축기를 나타내는 사시도이다. 그리고 도 10은 도 9의 분해사시도이고, 도 11은 도 9의 단면도이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압축기에서, 피스톤(300)은 실린더(140) 내를 습동 운동하는 본체부(310)와, 본체부(310)의 원통부(312)을 둘러싸도록 마련되고 실린더(140) 내주면을 마주보는 베어링부(320)를 포함한다.

본체부(310)는 내부에 흡입공간(102)을 형성하는 원통 형상으로 마련되고, 전방에 흡입포트(311a)가 형성되는 압축면(311)이 마련되고, 후방에 플랜지부(313)가 마련된다. 그리고 피스톤(300)은 압축면(311)에 형성되는 흡입포트(311a)를 개폐하는 흡입밸브(도 1의 155 참조)와, 흡입밸브(155)를 압축면(311)에 고정시키는 체결부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.

그리고 압축면(311)의 중앙에는 흡입밸브(155)를 결합하기 위하여 체결부재가 결합되는 결합홀(311b)이 형성될 수 있다.

베어링부(320)는 실린더(140)의 내벽 형상에 대응하도록 축 방향으로 긴 원통 형상으로 마련되고, 속이 비고 원주 방향으로 일정한 두께를 가지도록 마련될 수 있다. 그리고 베어링부(320)는 본체부(310)의 원통부(312)를 둘러싸는 속이 빈 원통 형상으로 마련된다.

베어링부(320)는 외주면이 베어링면(321)으로 마련된다. 즉, 실린더(140)에서 제공되는 베어링 가스가 베어링면(321)과 실린더(140) 내주면 사이에 충진되어 피스톤(300)을 부양시키고 피스톤(300)과 실린더(140)의 접촉을 방지할 수 있다.

그럼에도 불구하고 베어링면(321)는 외력 또는 정렬 오차 등의 이유로 실린더(140)의 내벽과 마찰 또는 충격이 발생할 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 베어링면(321)에 표면처리가 행해질 수 있다. 이러한 표면처리를 통해 내마모성, 윤활성 또는 내열성이 개선될 수 있다.

베어링부(320)의 표면처리는 DLC(Diamond Like Carbon), PTFE(테프론), 니켈-인 합금소재 및 아노다이징 피막(Anodizing layer, 양극산화 피막) 중 어느 하나ㅇ이상의 소재를 이용할 수 있다.

베어링부(320)와 본체부(310)의 결합은 접합 공정을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 혐기성 접착제 또는 에폭시 등의 접착제를 이용한 접합일 수 있다. 압입 공정이 아닌 접합 공정을 이용함으로써 압입할 때 발생하는 스트레스로 인한 베어링부(320)의 변형을 방지할 수 있고, 압입 시 두 금속재질 사이에 생길 수 있는 틈으로 냉매가 누설되는 현상을 방지할 수 있다.

그리고 플랜지부(313)는 후방에 위치하는 머플러 유닛(도 1의 160 참조)에서 제공되는 냉매를 본체부(310)의 내부 공간으로 전달하도록 마련된다. 예를 들어, 머플러 유닛(160)의 내부가이드(도 1의 162 참조)가 본체부(310)의 내부에 수용되고, 내부가이드(162)를 통해 냉매가 베어링부(320)의 흡입공간(102)으로 유입될 수 있다.

그리고 플랜지부(313)는 본체부(310)의 후방에 연결되고 반경 방향 외측으로 확장되는 플랜지 형상으로 마련된다. 피스톤(300)이 실린더(140)에 결합한 상태에서 플랜지부(313)는 실린더(140)의 후방에 위치할 수 있다.

그리고 플랜지부(313)는 마그넷 프레임(도 1의 136 참조) 또는 스프링 서포터(도 1의 119 참조)에 결합되는 결합부(233)가 하나 이상 마련된다. 결합부(314)는 플랜지부(230)의 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되고, 원주 방향으로 일정 간격으로 복수 개 배치될 수 있다. 일 예로, 120도 간격으로 3개의 결합부(314)가 플랜지부(313)에 형성될 수 있다.

그리고 결합부(314)는 플랜지부(313)의 후방에 배치되는 마그넷 프레임(136)과 일체로 체결되기 위한 결합공(314a)을 형성한다. 마그넷 프레임(136)도 플랜지부(313)의 결합공(314a)에 대응하는 결합공을 형성할 수 있다. 그리고 플랜지부(313)와 마그넷 프레임(136)은 핀 또는 나사가 결합공을 관통하여 일체로 결합될 수 있다.

베어링부(320)의 내주면은 본체부(310)의 원통부(312)에 밀착하여 접합될 수 있다. 그리고 베어링부(320)는 본체(310)에 접착제를 통해 고정되는 방법으로 장착될 수 있다.

그리고 베어링부(320)를 본체부(310)에 결합한 상태에서 본체부(310)의 압축면(311)과 베어링부(320)의 전방면(322)은 동일 평면을 형성할 수 있다.

도 12는 본 명세서의 제3 실시예에 따른 압축기를 나타내는 사시도이다. 그리고 도 13은 도 12의 분해사시도이고, 도 14는 도 12의 단면도이다.

도 12 내지 도 14을 참조하면, 본 명세서의 제3 실시예에 따른 압축기에서, 피스톤(400)은 실린더(140) 내를 습동 운동하는 본체부(420)와, 본체부(420)의 원통부(421)를 둘러싸도록 마련되고 실린더(140) 내주면을 마주보며 압축면(411)을 구비하는 베어링부(410)를 포함한다.

본체부(420)는 내부 공간(422)을 형성하는 원통 형상으로 마련되고, 후방에 플랜지부(423)가 마련된다. 그리고 본체부(420)는 후방에 위치하는 머플러 유닛(도 1의 160 참조)에서 제공되는 냉매를 본체부(420)의 내부 공간(422)에 마련되는 흡입공간(102)으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 머플러 유닛(160)의 내부가이드(도 1의 162 참조)가 내부 공간(422)에 수용되도록 배치되고, 내부가이드(162)를 통해 냉매가 흡입공간(102)으로 유입될 수 있다.

베어링부(410)는 전방에 흡입포트(411a)가 형성되는 압축면(411)과 실린더(140)의 내벽 형상에 대응하도록 축 방향으로 긴 원통 형상으로 마련되는 베어링면(412)을 포함할 수 있다.

압축면(411)은 원주 방향으로 복수의 흡입포트(411a)가 형성되고, 압축면(411)의 중앙에는 흡입밸브(155)를 결합하기 위하여 체결부재가 결합되는 결합홀(411b)이 형성될 수 있다.

그리고 베어링부(410)는 본체부(420)의 원통부(421)를 둘러싸도록 마련되고 일정한 두께를 가지도록 마련된다.

베어링부(410)는 외주면이 베어링면(412)으로 마련된다. 즉, 실린더(140)에서 제공되는 베어링 가스가 베어링면(412)과 실린더(140) 내주면 사이에 충진되어 피스톤(400)을 부양시키고 피스톤(400)과 실린더(140)의 접촉을 방지할 수 있다.

그럼에도 불구하고 베어링면(412)는 외력 또는 정렬 오차 등의 이유로 실린더(140)의 내벽과 마찰 또는 충격이 발생할 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 베어링면(412)에 표면처리가 행해질 수 있다. 이러한 표면처리를 통해 내마모성, 윤활성 또는 내열성이 개선될 수 있다.

그리고 베어링부(410)에 행해지는 표면처리는 베어링면(412) 뿐만 아니라 압축면(411)에도 행해질 수 있다. 압축면(411)의 내열성을 개선하여 압축 효율을 향상시킬 수 있다.

베어링부(410)의 표면처리는 DLC(Diamond Like Carbon), PTFE(테프론), 니켈-인 합금소재 및 아노다이징 피막(Anodizing layer, 양극산화 피막) 중 어느 하나 이상의 소재를 이용할 수 있다.

베어링부(410)와 본체부(420)의 결합은 접합 공정을 이용할 수 있으며, 예를 들어, 혐기성 접착제 또는 에폭시 등의 접착제를 이용한 접합일 수 있다. 압입 공정이 아닌 접합 공정을 이용함으로써 압입할 때 발생하는 스트레스로 인한 베어링부(410)의 변형을 방지할 수 있고, 압입 시 두 금속재질 사이에 생길 수 있는 틈으로 냉매가 누설되는 현상을 방지할 수 있다.

그리고 플랜지부(423)는 후방에 위치하는 머플러 유닛(도 1의 160 참조)에서 제공되는 냉매를 본체부(310)의 내부 공간으로 전달하도록 마련된다. 예를 들어, 머플러 유닛(160)의 내부가이드(도 1의 162 참조)가 본체부(420)의 내부에 수용되고, 내부가이드(162)를 통해 냉매가 본체부(420) 내부에 형성되는 흡입공간(102, 422)으로 유입될 수 있다.

그리고 플랜지부(423)는 본체부(420)의 후방에서 반경 방향 외측으로 확장되는 플랜지 형상으로 마련된다. 피스톤(400)이 실린더(140)에 결합한 상태에서 플랜지부(423)는 실린더(140)의 후방에 위치할 수 있다.

그리고 플랜지부(423)는 마그넷 프레임(도 1의 136 참조) 또는 스프링 서포터(도 1의 119 참조)에 결합되는 결합부(424)가 하나 이상 마련된다. 결합부(424)는 플랜지부(423)의 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되고, 원주 방향으로 일정 간격으로 복수 개 배치될 수 있다. 일 예로, 120도 간격으로 3개의 결합부(424)가 플랜지부(423)에 형성될 수 있다.

그리고 결합부(424)는 플랜지부(423)의 후방에 배치되는 마그넷 프레임(136)과 일체로 체결되기 위한 결합공(424a)을 형성한다. 마그넷 프레임(136)도 플랜지부(423)의 결합공(424a)에 대응하는 결합공을 형성할 수 있다. 그리고 플랜지부(423)와 마그넷 프레임(136)은 핀 또는 나사가 결합공을 관통하여 일체로 결합될 수 있다.

베어링부(410)의 내주면은 본체부(420)의 원통부(421)에 밀착하여 접합될 수 있다. 그리고 베어링부(410)는 본체부(420)에 접착제를 통해 고정되는 방법으로 장착될 수 있다.

그리고 베어링부(410)를 본체부(420)에 결합한 상태에서 본체부(420)의 전방면(425)은 베어링부(320)의 내측면에 지지될 수 있다. 또는 베어링부(410)를 본체부(420)에 결합한 상태에서 베어링부(410)의 후방면(413)은 본체부(420)의 지지면(426)의 전방에 지지될 수 있다. 본체부(420)의 지지면(426)은 플랜지부(423)의 전방에서 원통부(421)에서 반경 방향 외측으로 단차를 형성하도록 마련될 수 있다.

도 15는 도 14의 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 15를 참조하면, 변형 실시예에 따른 피스톤(400-1)은 본체부(420-1) 내부에서 발생하는 고열의 냉매 가스를 피스톤(400-1)의 외부로 배출시키거나 피스톤(400-1) 외부의 저온의 냉매 가스를 본체부(420-1) 내부로 유입하는 방열 유로가 형성될 수 있다.

방열 유로는 본체부(420-1)의 원통부(421)의 외주면(421a) 일부(421a)와 베어링부(410)의 내주면(414) 일부 사이, 본체부(420-1)의 전방면(425) 일부와 압축면(411)에 대향하는 후방면 일부 사이, 그리고 베어링부(410)의 후방면(413) 일부와 본체부(420)의 지지면(426) 일부 사이의 간극 또는 유로를 형성될 수 있다.

방열 유로는 흡입공간(102)의 일부로 이해될 수 있다. 다시 말하면, 흡입공간(102)은 본체부(420-1)를 기준으로 반경방향 내측공간과 반경 방향 외측으로 구분될 수 있다. 그리고 방열 유로는 본체부(420-1)의 반경 방향 외측에 위치된 공간에 해당된다.

이 때, 방열 유로는 피스톤(400-1)의 외부와 흡입공간(102)을 연통할 수 있다. 그리고 방열 유로를 통해 상기 피스톤(400-1)의 외부, 즉, 수용공간(도 1의 101 참조)의 내부에 채워진 냉매가 유동될 수 있다. 수용공간(101)의 내부에 채워진 냉매는 비교적 온도 및 압력이 낮은 냉매에 해당될 수 있다. 이와 같은 냉매는, 피스톤(400-1)의 왕복운동에 따라 방열 유로에 유입 및 토출될 수 있다. 그에 따라, 피스톤(400-1)의 온도가 저감되는 효과가 있다.

결과적으로 본체부(420-1)의 반경 방향 내측에는 흡입 머플러(161)를 통해 흡입된 냉매가 유동되고, 반경 방향 외측에는 수용공간(101)에 채워진 냉매가 유동될 수 있다. 또한, 방열 유로는 서로 다른 성질의 냉매가 유동되는 두 개의 공간으로 구분되는 것으로 이해될 수 있다.

그리고 방열 유로는 슬릿 형태로 마련될 수도 있다. 예를 들어, 본체부(420-1)의 원통부(421)는 외주면(421a)에 축 방향으로 슬릿이 형성되며, 실릿은 원주 방향으로 나란하게 복수 개 형성될 수 있다.

그리고 슬릿은 본체부(420-1)의 전방면(425)을 통해 내부 공간(422)에 연통될 수 있다. 이 때, 본체부(420-1)의 전방면(425)의 일부는 베어링부(410)에 지지되고, 일부는 방열 유로와 연통될 수 있다.

그리고 슬릿은 본체부(420-1)의 지지면(426)을 통해 외부 공간(101)에 연통될 수 있다. 이 때, 본체부(420-1)의 지지면(426)의 일부는 베어링부(410)의 후방면(413)에 지지되고, 일부는 방열 유로와 연통될 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, 19b: 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,
200: 피스톤, 210: 헤드부,
211: 압축면, 211a: 흡입포트,
211b: 결합홀, 212: 외주면,
213: 접합 연장부, 214: 전방 안착부,
215: 삽입부, 220: 베어링부,
221: 베어링면, 221a: 안착부,
222: 내부 공간, 223: 전방면,
230: 플랜지부, 231: 삽입부,
232: 확장부, 233: 결합부,
233a: 결합공, 234: 관통 유로,
300: 피스톤, 310: 본체부,
311: 압축면, 311a: 흡입포트,
311b: 결합홀, 312: 원통부,
313: 플랜지부, 314: 결합부,
314a: 결합공, 320: 베어링부,
321: 베어링면, 322: 전방면,
400: 피스톤, 410: 베어링부,
411: 압축면, 411a: 흡입포트,
411b: 결합홀, 412: 베어링면,
413: 후방면, 414: 내주면,
420: 본체부, 421: 원통부,
422: 내부 공간, 423: 플랜지부,
424: 결합부, 424a: 결합공,
425: 전방면, 426: 지지면.

Claims (15)

1. 실린더의 내부에 흡입된 냉매를 압축하여 토출하는 압축기에 사용되는 피스톤에 있어서,
   상기 피스톤은,
   원통 형상으로 구비되어 내부에 상기 흡입된 냉매가 수용되는 흡입 공간을 형성하며, 상기 실린더의 내주면과 마주보는 위치에 내마모성을 향상시키는 표면 처리가 행해진 베어링면을 구비하는 베어링부;
   상기 베어링부의 전방 개구에 결합되고 압축 공간과 마주보는 압축면을 구비하며 상기 압축 공간과 상기 흡입 공간을 연통시키는 복수의 흡입 포트가 형성되는 헤드부; 및
   상기 베어링부의 후방 개구에 결합되고 상기 흡입 공간으로 냉매를 전달하기 위한 관통 유로가 형성되며, 구동부에 결합되어 상기 피스톤에 구동력을 전달하는 플랜지부를 포함하고,
   상기 헤드부는,
   상기 흡입 포트가 형성되는 중앙부; 및
   상기 중앙부의 외측에 위치되며 상기 베어링부의 내주면에 접합되는 접합 연장부를 포함하고,
   상기 접합 연장부의 축 방향 길이는 상기 흡입 포트의 축 방향 길이보다 길게 형성되는 압축기에 사용되는 피스톤.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드부의 전방에 결합되어 상기 흡입 포트를 개폐할 수 있는 흡입 밸브를 더 포함하고,
   상기 헤드부의 중앙부에는, 상기 흡입 밸브를 결합하기 위하여 체결부재가 결합되는 결합홈이 포함되고,
   상기 결합홈의 축 방향 길이는 상기 흡입 포트의 축 방향 길이보다 길게 형성되는 압축기에 사용되는 피스톤.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 접합 연장부의 축 방향 길이는 상기 결합홈의 축 방향 길이보다 길게 형성되는 압축기에 사용되는 피스톤.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드부의 외경은 상기 베어링부의 내경에 대응되도록 구비되는 압축기에 사용되는 피스톤.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 베어링부와 상기 헤드부의 사이에는 접착제가 개재되는 압축기에 사용되는 피스톤.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 접착제는 혐기성 접착제 또는 에폭시 접착제인 압축기에 사용되는 피스톤.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 베어링면에는 내마모성을 향상시키는 표면 처리층이 적층되는 압축기에 사용되는 피스톤.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 표면처리층은 DLC(Diamond Like Carbon), PTFE(테프론), 니켈-인 합금소재 및 아노다이징 피막(Anodizing layer, 양극산화 피막) 중 어느 하나 이상의 소재를 포함하는 압축기에 사용되는 피스톤.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 헤드부의 외주면은 상기 베어링부의 내주면에 밀착하도록 접합되고, 상기 헤드부의 압축면은 상기 베어링부의 전방면과 동일 평면으로 마련되는 압축기에 사용되는 피스톤.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡입포트는 상기 접합 연장부의 내측에 위치되어 상기 베어링부의 내주면으로부터 이격 배치되는 압축기에 사용되는 피스톤.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡입포트는 상기 베어링부의 내주면을 일부로 포함하는 압축기에 사용되는 피스톤.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡입포트는 상기 헤드부의 외주면으로부터 반경 방향 내측으로 요입되어 형성되는 압축기에 사용되는 피스톤.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 연장부는 상기 베어링부의 전방 개구를 통해 삽입되어 상기 베어링부의 내주면에 접합되고,
    상기 헤드부는,
    상기 접합 연장부보다 반경 방향 외측으로 연장되며 상기 베어링부의 전방 단부에 지지되는 전방 안착부를 더 포함하는 압축기에 사용되는 피스톤.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전방 안착부는 상기 흡입 포트의 외측에 위치되며,
    상기 전방 안착부의 외경은 상기 베어링부의 외경과 동일하게 형성되는 압축기에 사용되는 피스톤.
15. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지부는,
    상기 베어링부의 후방 개구를 통해 삽입되어 외주면이 상기 베어링부의 내주면에 접합되는 삽입부; 및
    상기 베어링부의 후방에서 반경 방향 외측으로 확장되며 상기 구동부에 결합되는 확장부를 포함하는 압축기에 사용되는 피스톤.
    

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