KR101308115B1

KR101308115B1 - 리니어 압축기

Info

Publication number: KR101308115B1
Application number: KR1020087026397A
Authority: KR
Inventors: 디에트마르 에리치 베른하르드 리리에; 에지디오 베르앵거; 주니어 라울 보스코; 에머슨 모레이라; 다비 루이스 조겐; 파브리씨오 칼데이라 포싸마이
Original assignee: 월풀 에쎄.아.
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2027-04-17
Also published as: DE602007007315D1; AU2007240136B2; AU2007240136A1; BRPI0601645B1; CN101427025A; JP2009533604A; CN101427025B; WO2007118295A1; BRPI0601645A; US20090280015A1; CA2643818A1; NZ571361A; EP2016285B1; KR20080109050A; CA2643818C; JP5268111B2; EP2016285A1; US8241015B2

Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 이 압축기는 쉘(20); 상기 쉘(20)에 고정되고, 압축실(C)을 형성하는 실린더(30); 상기 압축기의 작동 중 상기 압축실(C)의 내부에서 왕복운동하도록 배치되는 피스톤(40); 상기 쉘(20)에 장착되는 리니어 전기 모터(50); 상기 리니어 전기 모터(50)에 의해 상기 피스톤(40)이 상기 압축실(C)의 내부에서 왕복운동되도록 상기 피스톤(40)을 상기 리니어 전기 모터(50)에 작동이 가능하게 연결하는 액츄에이터 수단(60)을 포함하고, 상기 액츄에이터 수단(60) 및 상기 피스톤(40)이 상기 압축기의 작동 중에 위상 반대로 배치되도록 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)에 의해 상기 피스톤(40)에 연결된다.

압축기(linear compressor), 냉동, 진동, 탄성

Description

리니어 압축기{LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 리니어 압축기의 구조에 관한 것으로, 특히 소형 냉각장치에 일반적으로 사용되는 형식의 리니어 압축기를 위한 장착 장치로서, 압축기 부품으로부터 압축기가 장착되는 쉘에 전달되는 외력의 분산을 허용하는 장착 장치에 관한 것이다. 본 압축기는 일반적인 냉동 장치의 냉각 장치뿐 아니라 소형 전자장치의 부품을 냉각하기 위한 냉각 장치에 사용되거나 또는 소형 압축기 장치가 필요한 분야에 사용되도록 구성될 수 있다.

리니어 압축기는 냉각 장치에 적용되는 것으로 공지되어 있고, 그 구조는 효율을 개선하기 위한 연구의 대상이 되어 왔다. 리니어 압축기는 기본적으로 고 진동 장치로서, 이 장치는 냉각 사이클 중에 냉각 장치의 소정 질량의 냉매 기체를 압축하기 위해 압축실 내에서 축방향으로 변위되는 피스톤을 포함한다.

도 1에 도시된 공지의 형식의 리니어 압축기에서, 기체의 압축은 실린더(2)에 형성된 압축실(C) 내에서 피스톤(1)이 축방향으로 변위됨으로써 유발된다. 실린더(2)의 일단부에 대향하는 실린더(2)의 타단부에는 밸브 플레이트(3)가 안착되어 있고, 이 밸브 플레이트(3)에는 흡입밸브(3a) 및 배기밸브(3b)가 장착되어 있다. 또 실린더(1)의 밸브 플레이트(3) 상에는 헤드(4)가 장착되고, 밸브 플레이 트(3)는 헤드(4)와 실린더(2)의 단부 사이에 개재된다.흡입밸브(3a) 배기밸브(3b)는 압축실(C)에서 압축된 기체의 출입을 조절한다. 이들 모든 부재들은 통상 원통형으로 된 일반적으로 기밀상태인 쉘(5)의 내부에 제공된다.

종래의 구조에서, 피스톤(1)은 리니어 전기 모터에 의해 구동된다. 이 리니어 전기 모터는 피스톤(1)에 고정된 링 형상의 베이스 부분 및 통상 다수의 영구자석으로 형성되는 도넛형상의 자성 부재(7)를 지지하는 부하(load) 부분을 구비하는 액츄에이터 수단(6)에 의해 형성된다. 리니어 전기 모터는 적절한 서스펜션 부재(9)를 통해 통상 압축기의 쉘(5)에 부착되는 스테이터(8)를 더 포함한다. 이 구조에서, 실린더(2)에 대해 운동하는 공명 또는 가동식 압축기 조립체를 형성하는 피스톤(1), 액츄에이터 수단(6) 및 자성부재(7)는 실린더 블록(2a)에 작동이 가능하게 장착된다. 실린더 블록(2a) 내에는 일반적으로 헬리컬 스프링 또는 판스프링 형태의 탄성 수단(10)을 통해 실린더(2)가 형성되어 있다. 상기 실린더(2), 실린더 블록(2a) 및 이 실린더 블록에 부착된 부재들(예, 헤드(4))은 정지 상태에 있다. 이하, 이들 부재를 기준 조립체(reference assembly) 또는 정지 조립체(stationary assembly)라 칭한다.

상기 종래기술의 구조에서, 압축기의 기준 조립체의 부재들은 공명 조립체의 부재들을 지지하고 있고, 기준 조립체는 서스펜션 부재(9)를 통해 쉘(5)에 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 종래기술의 구조에서 압축기의 공명 조립체 및 기준 조립체는 헬리컬 스프링 형식의 하나 또는 다수의 탄성 서스펜션 부재(9)에 의해 쉘(5)의 저벽에 장착된다. 서스펜션 부재(9)의 기능은 피스톤으로부터 쉘(5) 로의 진동 전달을 최소화하는 것이다. 압축기의 동작 중에, 공명 조립체의 부재들은 리니어 전기 모터에 의해 기준 조립체의 부재에 대해 변위된다. 공명 조립체의 왕복운동시 서스펜션 부재(9)에 의해 지지되는 상기 기준 조립체의 변위는 압축기의 쉘(5)에 힘을 전달하여 쉘(5)을 진동시킨다. 이 진동은 특히 가정용 냉장장치에 사용되는 경우 이와 같은 형식의 압축기에서 바람직하지 않다. 따라서, 진동량을 줄일 수 있고, 구성 및 조립이 간편하고 저렴한 상기 형식의 리니어 압축기의 장착 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

허용할 수 있는 진동 수준을 얻기 위해, 진동 제어 수단을 구비하는 것이 필요하다. 종래기술에서 쉘(5)의 내부에서 공명 조립체의 진동을 제어하기 위한 일반적인 3가지 방법이 공지되어 있다.

첫째 방법은 쉘 상에 압축기의 서스펜션 부재의 힘에 대해 반응하는 스프링을 사용한다(미국특허 US6884044).

둘째 방법은 상기 압축기가 장착되는 쉘 또는 구조물에 전달되는 힘을 최소화하기 위해 저강성(low rigidity)의 서스펜션 부재를 압축기에 사용한다.

셋째 방법은 공명 조립체의 진동 효과를 감소시키기 위해 공명장치를 통해 역진동(counter vibration)을 발생시키는 동적 상쇄장치(dynamic neutralizer)를 사용하는 것이다.

그러나, 이들 종래의 해법에서, 공명 조립체의 전체 질량은 피스톤의 왕복운동 중에 일방향 또는 타방향으로 단일체로서 변위된다. 비록 이들 공지된 진동 제어법에 의해 상기 압축기에서 허용이 가능한 진동 수준이 얻어질 수 있으나, 이들 허용이 가능한 진동 수준은 대부분 압축기 프로젝트에서 상이한 진동 제어 수단을 제공하기 위한 치수한계 내의 이용할 수 있는 공간에 의해 결정된다.

이들 압축기의 치수한계를 고려하여, 공명 조립체의 부재들이 단일체로서 형성되는 공지의 해법은 압축기 쉘에 전달되는 진동을 실질적으로 해소하도록 진동 제어 수단의 치수를 결정할 수 없다. 따라서, 압축기의 전체 치수에 악영향을 주지 않고 본 발명에서 고려되는 형식의 압축기에서 발생되는 진동 수준을 더욱 감소시키는 것이 더욱 바람직하다.

종래기술의 해법에서 진동 제어 수단을 유지해야 하므로, 이들 공지의 리니어 압축기는 상기 진동 제어 수단을 장착하기 위한 보다 큰 쉘 치수가 필요하고, 그 결과 압축기를 설치하기 위한 물리적 공간의 치수가 더 커지게 되고, 압축기의 중량도 더 증가하게 된다.

상기 압축기가 전자장치의 냉각장치에 적용되는 경우 또는 압축기 유닛의 치수가 소형화될 필요가 있어서 그 치수 및 중량이 강제적으로 축소되는 분야에 적용되는 경우, 압축기의 치수 및 중량의 증가에 관련되는 이들 결점은 더욱 심각해진다. 따라서, 상기 진동 제어 수단 및 서스펜션 부재를 소형화할 수 있는 해법 및 더 바람직하게는 리니어 압축기의 치수를 감소하기 위해 상기 진동 제어 수단 및 서스펜션 부재를 억제할 수 있는 구조적 해법을 제공하는 것이 바람직하다.

전술한 치수 문제 외에, 공지의 진동 제어 수단을 구비하는 압축기 구조는 압축기의 구조가 이를 둘러싸고 있는 쉘에 대해 상대적으로 이동하므로 필요한 가요성 연결부에 관련된 다수의 문제를 가지고 있다. 압축기의 배송 중에, 기준 조 립체 및 쉘 사이의 상대 이동에 기인되어 상기 가요성 연결부에 의해 쉘과 이 쉘 내에 현가된 부재들 사이에 충돌이 발생할 수 있다. 따라서, 더욱 강도가 큰 제품을 제공하기 위한 해결책이 필요하고, 이것은 제조비용 및 배송비용을 증가시키는 원인이 된다.

발명의 요약

전술한 결점 및 공지 구성의 기타의 단점에 따라, 본 발명의 목적들 중의 하나는 쉘의 내부에 수용되고, 기준 조립체 및 공명 조립체로부터 압축기 쉘로 전달되는 진동 수준을 실질적으로 무효화할 수 있는 공명 조립체의 부재들의 장착구조를 제공하는 기준 조립체 및 공명 조립체를 포함하는 리니어 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 진동 제어 수단이 불필요하고, 쉘과 기준 조립체 사이를 유연하게 연결하는 서스펜션 부재(suspension elements)가 불필요한 전술한 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 압축기 쉘의 치수 및 중량을 실질적으로 축소시킬 수 있는 전술한 리니어 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기준 조립체 및 압축기 쉘의 부품 사이에 충돌이 발생할 가능성과 같은 문제가 발생하지 않는 전술한 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 이 압축기는 쉘; 상기 쉘에 고정되고, 압축실을 형성하는 실린더; 상기 압축기의 작동 중 상기 압축실의 내부에서 왕복운동하도록 배치되는 피스톤; 상기 쉘에 장착되는 리니어 전기 모터; 상기 리니어 전기 모터에 의해 상기 피스톤이 상기 압축실의 내부에서 왕복운동되도록 상기 피스톤을 상기 리니어 전기 모터에 작동이 가능하게 연결하는 액츄에이터 수단을 포함하는 유형의 압축기이다.

본 발명에 따르면, 상기 액츄에이터 수단 및 상기 피스톤이 상기 압축기의 작동 중에 위상 반대로 배치되도록 상기 액츄에이터 수단은 탄성 수단에 의해 상기 피스톤에 연결된다.

본 발명의 특정 관점에 따르면, 상기 액츄에이터 수단을 피스톤에 연결하는 상기 탄성 수단은 상기 피스톤의 변위 축선에 동축의 축선을 구비하고, 피스톤 및 액츄에이터 수단의 질량의 함수 및 액츄에이터 수단 및 피스톤에 대해 사전 설정된 변위 진폭의 함수로서 치수가 결정되고, 상기 진폭은 상기 실린더 및 쉘 중의 하나에 포함되는 기준점에 대해 사전 설정된 거리에 형성되는 상기 탄성 수단의 축선에 대한 횡평면에 관련되고, 상기 진폭은 상기 리니어 전기 모터의 사전 설정된 출력 및 상기 피스톤의 사전 설정된 가스 펌핑 효율을 제공하도록 계산된다.

본 발명의 다른 관점에서, 본 발명의 특별한 구조의 압축기는 상기 피스톤 및 액츄에이터 수단 사이의 위상 반대 변위(of phase opposition displacements) 조건 및 자신의 변위 진폭 조건을 강제로 유지하도록 상기 횡평면 상에 배치되는 탄성 수단의 영역 또는 피스톤이나 액츄에이터 수단에 의해 형성되는 부품 중의 하나를 실린더 및 쉘에 의해 형성되는 부품 중의 하나에 연결하는 위치설정 부재를 포함한다.

본 발명의 추가의 관점은 전술한 리니어 압축기로서, 상기 쉘은 상기 리니어 전기 모터 및 실린더의 사이의 내부에 기밀실을 형성하는 긴 관형 동체를 포함하고, 상기 기밀실은 상기 압축실의 제1의 단부에 개방됨과 동시에 상기 액츄에이터 수단 및 탄성 수단을 수용하고; 상기 압축기는 상기 압축실을 폐쇄하기 위해 상기 압축실의 제2의 단부에 안착 및 고정되는 밸브 플레이트; 및 상기 밸브 플레이트의 외부에 안착 및 유지되는 단부 커버를 더 포함하고, 상기 단부 커버 및 상기 밸브 플레이트의 내부는 상기 압축실 및 압축기가 연결되는 냉매 회로의 흡입 및 배출 라인 사이의 선택적 유체 연통을 제공하는 리니어 압축기를 제공하는 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 가능한 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 종래기술의 리니어 압축기의 구조의 개략 종단면도이다;

도 2는 공명 스프링과 공명 조립체(피스톤/액츄에이터 수단) 및 기준 조립체(쉘)의 작동 관계 및 서스펜션 스프링과 기준 조립체(쉘)의 작동 관계를 보여주는 도 1의 압축기의 다이어그램이다;

도 3은 탄성 수단 이외에 탄성 위치설정 수단이 피스톤과 쉘의 사이에 제공되어 있는 본 발명에 따른 압축기 구조의 개략 종단면도이다;

도 4는 탄성 수단 이외에 탄성 위치설정 수단이 피스톤과 쉘의 사이에 제공되어 있는 본 발명에 따른 다른 압축기 구조의 개략 종단면도이다;

도 5는 탄성 수단과 피스톤 및 액츄에이터 수단의 작동 관계 및 상기 위치설정 수단을 통한 상기 피스톤과 쉘의 작동 관계를 보여주는 도 3 및 도 4의 압축기 의 다이어그램이다;

도 6a, 6b 및 6c는 피스톤 압축 사이클의 3가지 작동 위치에 존재하는 피스톤, 액츄에이터 수단 및 탄성 수단을 도시한 것으로서, 탄성 수단의 최대 압축 상태, 비압축 상태 및 최대 신장 상태를 보여주는 도면이다. 피스톤 및 탄성 수단의 변위 진폭은 도 6b를 도 6a 및 도 6c와 결부시켜 개략 도시되어 있다;

도 7은 액츄에이터 수단을 쉘에 연결하는 탄성 위치설정 수단이 존재하는 본 발명에 따른 다른 압축기 구조의 개략 종단면도이다;

도 8은 탄성 수단과 피스톤 및 액츄에이터 수단의 작동 관계 및 위치설정 수단을 통한 상기 액츄에이터 수단과 쉘의 작동 관계를 도시한 도 7의 압축기의 다이어그램이다;

도 9는 쉘을 횡단면 상에 위치되는 탄성 수단 영역에 연결하는 탄성 위치설정 수단이 존재하는 본 발명에 따른 다른 압축기 구조의 개략 종단면도이다;

도 10은 탄성 수단과 피스톤 및 액츄에이터 수단의 작동 관계 및 위치설정 수단을 통한 상기 탄성 수단과 쉘의 작동 관계를 도시한 도 9의 압축기의 다이어그램이다;

도 11은 쉘과 횡단면 상에 위치되는 탄성 수단 영역을 연결하는 강성 위치설정 수단이 제공되어 있는 본 발명에 따른 다른 압축기 구조의 개략 종단면도이다;

도 12는 탄성 수단과 피스톤 및 액츄에이터 수단의 작동 관계 및 위치설정 수단을 통한 상기 탄성 수단과 쉘의 작동 관계를 도시한 도 11의 압축기의 다이어그램이다;

도 13은 위치설정 수단이 생략된 본 발명에 따른 다른 압축기 구조의 개략 종단면도이다;

도 14는 탄성 수단과 피스톤 및 액츄에이터 수단의 작동 관계를 도시한 도 13의 압축기의 다이어그램이다;

도 15는 피스톤이 압축 사이클의 중간 위치에 존재하는, 실린더의 상부 영역의 개략 확대 종단면도이다.

본 발명은 냉각장치용 압축기, 예를 들면 특히 전자장치의 냉각을 위해 사용되는 형식의 콤팩트 압축기를 포함한다. 이 압축기는 쉘(20); 이 쉘(20)에 부착되고, 압축실(31)을 형성하는 실린더(40); 쉘(20)에 장착되는 리니어 전기 모터(50); 리니어 전기 모터(50)에 의해 피스톤(40)이 압축실(31) 내에서 왕복운동되도록, 상기 피스톤(40)을 리니어 전기 모터(50)에 작동이 가능하게 연결하는 액츄에이터 수단(60)을 포함한다.

본 발명의 해결책에서, 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(7)에 의해 피스톤(40)에 연결된다. 탄성 수단(70)은 압축기의 작동 중에 액츄에이터 수단(60)과 피스톤(40)이 반대 위상으로 변위되도록 설계된다.

피스톤(1)이 액츄에이터 수단(6)에 견고하게 부착되는 종래기술의 구조에서, 리니어 전기 모터는 액츄에이터 수단(6)을 구동하여 왕복운동되게 하고, 이 왕복운동은 즉각 직접적으로 피스톤(1)에 전달된다. 피스톤(1)은 액츄에이터 수단(6)과 결합하여 액츄에이터 수단과 동일한 변위방향 및 진폭으로 왕복운동을 개시한다. 이 결합 운동은 압축기 내에서 진동을 유발하므로 예를 들면 전술한 바와 같은 서스펜션 스프링과 같은 진동 보상 기구를 사용할 필요가 있다.

본 발명의 해결책을 이용하면, 피스톤(4)은 액츄에이터 수단(60)에 견고하게 부착되지 않으므로 액츄에이터 수단(60)의 왕복운동에 대응하는 왕복운동이 중단된다. 본 발명의 해결책에서, 피스톤(40)의 왕복운동은 리니어 전기 모터(50)에 의한 액츄에이터 수단(60)을 위해 결정된 운동과 동작상의 관련성이 있다. 즉, 상기 피스톤(40)의 변위는 액츄에이터 수단(60)의 변위의 반대 위상 즉 반대 방향이 될 수 있고, 또 상기 피스톤(40)의 변위는 액츄에이터 수단(60)의 왕복운동 변위에 의한 진폭과 상이한 진폭을 형성할 수 있다. 피스톤(40)과 액츄에이터 수단(60) 사이의 이동의 자유성으로 인해 왕복운동에 의해 유발되는 진동을 감쇄하도록 상대 왕복운동을 사전에 결정할 수 있다. 도 71, 7b 및 7c에 도시된 바와 같이, 피스톤의 변위 진폭은 탄성 수단(70)에 연결된 2개의 부품의 질량차로 인해 액츄에이터 수단(60)과 관련된 것보다 작다.

피스톤(4)을 본 발명의 액츄에이터 수단(60)에 작동이 가능하게 연결하는 탄성 수단(7)은 피스톤(40)과 액츄에이터(6)의 부품 사이의 물리적 연결을 보장할 뿐 아니라 액츄에이터 수단(60)의 이동에 관련되는 진폭, 주파수 및 위상으로 리니어 전기 모터(50)로부터 피스톤(40)으로의 운동 전달을 결정하도록 규정된다. 도면의 구조에서, 탄성 수단(70)은 피스톤(40)의 변위 축선과 동축의 축선을 가진다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 탄성 수단(70)은 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60)의 질량에 따라 그리고 액츄에이터 수단(60) 및 피스톤(40)의 상기 부품에 대한 소망의 사전 설정된 변위 진폭에 따라 치수가 결정된다. 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60)의 변위 진폭은 탄성 수단(70)의 축선에 대해 직각임과 동시에 실린더(30)와 쉘(20) 중의 하나에 포함되는 기준점으로부터 소정의 거리에 위치하는 횡단면(P)에 관련하여 결정된다. 상기 진폭을 계산함으로써 리니어 전기 모터(50)의 출력 및 피스톤(40)의 기체 펌핑 효율을 결정한다.

피스톤(40)과 액츄에이터 수단(60)의 부품에 연결되는 탄성 수단(70)은 상기 횡단면(P) 상의 영역에서 정지 상태를 유지함으로써, 압축기의 작동 진폭은 0이 된다. 여기서, 피스톤(40)과 액츄에이터 수단(60)의 각 부품의 이동에 의해 유발되는 진동은 해소시킬 진폭의 차에 무관하게 해소된다.

본 발명에 의하면 피스톤(40)과 리니어 전기 모터(50)의 치수를 줄일 수 있고, 그 결과 압축기의 치수를 줄일 수 있다. 피스톤(40)은 액츄에이터 수단(60)에 직접 연결되어 있지 않고, 이들 부재의 변위는 상호 독립적이므로 피스톤(40)과 리니어 전기 모터(50) 양자의 작동 효율을 제어할 수 있다.

공지의 구조의 이동 행정(displacement travel)에 비해 (그리고 직접 관련되지 않는 피스톤(40)의 이동 행정에 비해) 액츄에이터 수단(60)의 이동 행정이 증대함으로써 상기 리니어 전기 모터(50)의 출력 손실 없이 리니어 전기 모터(50)이 치수가 축소될 수 있고, 압축기의 치수도 축소될 수 있다. 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60) 양자의 행정 진폭(travel amplitudes)의 결정은 탄성 수단(70)의 질량 및 스프링 상수를 결정하는 것에 의해 이루어진다.

피스톤(40)의 행정이 개량되지 아니한 압축기 구조에서, 액츄에이터 수 단(60)의 변위 진폭은 피스톤(40)의 이동 진폭 보다 커지도록 규정됨으로써, 피스톤(40)의 행정 변화 및 그 결과 피스톤의 펌핑 용량의 변화를 유발하는 액츄에이터 수단(60)의 행정의 증가가 없는 상태에서 축소(예를 들면 소직경)된 치수의 전기 모터를 이용하여 소망의 출력을 얻을 수 있게 된다.

피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60)의 작동에 의해 유발되는 진동을 감쇄시킴으로써 전술한 바와 같이 압축기 쉘(20)의 치수 및 형상이 축소될 수 있다. 상기 압축기는 공지의 쉘(예를 들면, 도 1에 도시된 쉘)의 내부에 장착될 수 있으나, 본 발명은 도 3, 4, 9, 11, 13 및 15에 도시된 바와 같은 콤팩트 리니어 압축기에 사용되는 형식의 쉘(20)의 구조에 관련하여 서술되었다.

본 발명에 따르면, 액츄에이터 수단(60)은 일반적으로 탄성 수단(70)을 고정하는 베이스 부분(61) 및 리니어 전기 모터(50)가 전자기적으로 결합되는 부하 부분(load portion; 62)을 포함한다. 상기 베이스 부분(61) 및 부하 부분(62)은 상호에 대해 그리고 피스톤(40)의 축선에 대해 동축인 것이 바람직하고, 베이스 부분(61)에 부하 부분(62)이 설치되어 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 베이스 부분(61)은 접착, 나사체결, 끼워 맞춤 등과 같은 공지의 방법에 의해 부하 부분(62)에 고정되거나, 베이스 부분(61)과 부하 부분(62)이 단일체로 형성된다. 부하 부분(62)은 리니어 전기 모터(50)의 자석(51)을 지지하고 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 부하 부분(62)는 베이스 부분(61)으로부터 상기 피스톤(40)의 대향측으로 돌출하는 관형상 스커트(tubular skirt)에 의해 형성된다.

도면에 도시된 구조에 따르면, 상기 부하 부분(62)은 아치형 스커트 부분들(arched skirt portions)을 형성하는 구분된 관형상 스커트(segmented tubular skirt)의 형상을 구비한다. 상기 스커트 부분들의 적어도 일부는 상기 베이스 부분(61)의 대향측의 자유단부에 또는 상기 아치형 스커트의 각각의 내면에 자석(51)을 장착하고 있다. 다른 구조에서, 아치형 스커트 부분들의 적어도 일부는 자성재료로 구성되고, 리니어 전기 모터(50)의 자석을 형성한다.

본 발명의 구조에 따르면, 탄성 수단(70)은 일단부가 피스톤(40)에 부착되고, 타단부가 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)에 부착된다. 이 구조의 변경례(예를 들면 도 3, 4, 7, 9, 11 및 13a에 도시된 예와 같은 변경례)에서, 탄성수단(70)을 피스톤(40)에 고정하는 것은 탄성수단(70)의 일단부를 실린더(30)의 외측에 위치함과 동시에 피스톤(40)과 동축을 이루는 구동 로드 부분(90)에 체결하는 것에 의해 달성된다. 구동 로드 부분(90)에는 상기 탄성 수단(70)의 인접 단부를 수용 및 유지하는 수단이 구비되거나, 구동 로드 부분(90)과 상기 탄성 수단(70)이 단일체로 결합된다. 구동 로드 부분(90)은 또 피스톤(40)과 단일체로 형성되거나 피스톤(40)과 결합될 수 있다. 탄성 수단(70)은 하나의 공명(resonant) 헬리컬 스프링 또는 동일한 나선 방향을 구비함과 동시에 인접 단부들이 상호 각도 이격(angularly spaced)된 두 개의 공명 헬리컬 스프링에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압축기는 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 탄성 수단(70)의 축선에 직각을 이루는 횡방향 평면(P) 상에 위치하는 탄 성 수단(70)의 영역을 실린더(30) 및 쉘(20)의 부분 중의 하나에 연결하는 위치설정 부재(80)를 더 포함한다.

도 13 및 도 14에 도시된 구조에서, 피스톤(40), 액츄에이터 수단(60) 및 탄성 수단(70)에 의해 형성되는 조립체는 이 조립체를 쉘 또는 실린더와 같은 압축기의 기준 조립체의 일부에 연결하기 위한 위치설정 부재를 구비하지 않는다. 이 구조에서, 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60)의 진동 진폭은 압축기의 작동 중에 실질적인 변화 없이 유지되고, 탄성 수단(70)은 전술한 변위 진폭들 중의 하나 또는 양자 모두가 개발과정에서 사전 설정된 공칭 값(nominal value)을 초과하는 경우에도 변위 진폭의 상기 공칭 값이 재설정되도록 설계된다.

본 발명에 따르면, 위치설정 수단(80)은 전술한 바와 같이 강성 구조 및 탄성 구조의 2개의 구조가 가능하다.

본 발명의 구조에서, 위치설정 부재(80)는 상기 횡평면(P)에 위치하는 탄성 수단(70)의 영역을 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나의 부품에 강고하게 연결함으로써 상기 위치설정 부재(80)를 상기 각 부품에 대해 고정된 상태로 유지한다. 도 11 및 도 12는 위치설정 로드(83)를 포함하는 강성 위치설정 부재(80)의 예시적인 구조로서, 상기 위치설정 로드(83)의 일단부(83a)는 횡평면(P)의 영역에서 탄성 수단(70)에 연결되고, 타단부(83b)는 쉘(20) 또는 실린더(30)에 고정될 수 있다. 도면의 구조에서, 위치설정 로드(83)는 피스톤(40)의 축선에 동축이고, 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)을 관통하여 배치된다.

본 발명의 다른 구조(도시 생략)에서, 강성 구조의 위치설정 부재(80)는 쉘(20)의 인접하는 내면에 대해 탄성 수단(70)의 횡평면(P)을 영역을 고정하는 환형 크래들(annular cradle)에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 위치설정 부재(80)는 당연히 다른 구성을 취할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 탄성 수단(70)은 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 스프링의 일단부는 피스톤(40)에 연결되고, 타단부는 액츄에이터 수단(60)에 연결된다. 도면의 구조에서, 탄성 수단(70)은 2개의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고 있다. 이들 스프링은 동일한 나선방향(same helical development)을 구비하고, 이들 스프링은 인접 단부는 상호 약 180도의 각도만큼 옵세트(offset)되어 있다. 탄성 수단(70)이 2개 이상의 공명 헬리컬 스프링을 포함하는 구조에서, 이들 스프링은 그 스프링들의 인접하는 단부들에 대해 대칭면을 형성하는 각도분포(예를 들면, 동일 간격)를 나타낸다.

탄성 수단(70)이 피스톤(40)의 축선과 동축의 헬리컬 스프링의 형태를 취하는 구조에서, 위치설정 로드(83)는 탄성 수단(70)을 형성하는 공명 헬리컬 스프링의 축선방향 및 내측에 배치된다. 본 발명의 다른 구조에서, 위치설정 부재(80)는 상기 횡평면(P) 상에 위치된 탄성 수단(70)의 영역을 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나의 부품에 탄성 연결하고, 상기 위치설정 부재(80)는 횡평면(P)과 기준점(쉘(20)과 실린더(30) 중의 하나의 부품 내에 포함되는 기준점) 사이의 거리를 강제로 유지시킨다. 도 9 및 도 10은 탄성 위치설정 부재(80)의 가능한 구성의 일례를 도시한 것으로서, 이 위치설정 부재(80)는 위치설정 로드(83) 외에도 헬리컬 스프링 또는 판스프링 형태의 스프링 부재(84)를 포함한다. 도면에 도시된 구조에서 이 스프링 부재는 위치설정 로드(83)의 타단부(83b)를 쉘(20)에 고정한다.

위치설정 부재(80)가 탄성을 가짐과 동시에 스프링 부재를 포함하는 구조에서, 이 위치설정 부재의 일부분은 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나의 부품에 연결되고, 그 대향 부분은 상기 횡평면(P) 상에 배치되는 탄성 수단(70)의 영역에 위치설정 로드(83)를 통해 고정된다. 위치설정 로드(83)는 탄성 수단(70)을 형성함과 동시에 일단부는 피스톤(40)에 연결되고 타단부는 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 공명 헬리컬 스프링의 축선방향 및 내측에 배치된다. 이 구조의 위치설정 로드(83)도 피스톤(40)의 축선과 동축인 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)의 중앙에 형성된 개구를 관통하여 배치된다.

이 구조에서, 위치설정 부재(80)는 판스프링 형태의 스프링 부재(84)를 포함하고, 이 판 스프링의 외주는 쉘(20)에 고정되고, 중앙부는 위치설정 로드(83)에 고정된다(도 9 참조).

탄성 위치설정 부재(80)에 관한 개념 내에서, 본 발명은 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60) 사이의 위상 반대 변위(phase opposition displacements) 상태 및 압축기 개발에서 이들 부품에 대해 예측되는 변위 진폭을 강제로 유지하기 위해 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60) 중의 하나의 부품에 탄성적 및 작동적으로 결합되는 위치설정 부재(80)가 쉘(20) 및 실린더(30) 중의 하나의 부품에 장착되는 구조를 제공한다.

이 개념의 구조에서, 위치설정 부재(80)에 포함되는 스프링 부재(84)는 일부분이 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나의 부품에 연결되고, 타부분이 위치설정 로 드(83)를 통해 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60) 중의 하나의 부품에 고정된다(도 3 내지 도 8 참조).

도 3 내지 도 5는 위치설정 부재(80)의 위치설정 로드(83)의 일단부(83a)는 피스톤(40)에 연결되고, 타단부(83b)는 판스프링 형태의 스프링 부재(84)를 통해 쉘(20)에 연결되는 구조를 도시한다. 이들 구조에서, 피스톤(40)은 실린더(30)의 외측에 배치됨과 동시에 피스톤(40)과 동축을 이루는 구동 로드 부분(90)에 의해 탄성 수단(70)에 연결되고, 위치설정 로드(83)는 구동 로드 부분(90)의 추가의 연장부에 의해 형성된다.

도면에 도시된 양 구조에서, 구동 로드 부분(90)은 피스톤(40)에 비해 확대된 동체(body)를 형성하고, 이 동체는 예를 들면 상기 피스톤(40) 및 위치설정 로드(83)와 일체로 형성될 수 있다. 도 3의 구조에서, 구동 로드 부분(90)에는 탄성 수단(70)의 일단부를 수용 및 고정하는 하우징(91)이 형성되어 있다. 상기 탄성 수단(70)은 도시된 구조에서 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 이 헬리컬 스프링의 일단부는 상기 구동 로드 부분(90)을 통해 피스톤(40)에 연결되고, 타단부는 액츄에이터 수단(60)에 연결된다. 이 구조에서, 위치결정 로드(83)는 공명 헬리컬 스프링의 축방향 및 내측에 배치된다.

도 4의 구조에서, 구동 로드 부분(90)은 탄성 수단(70)의 인접 단부에 고정된다. 이 탄성 수단(70)은 또한 도시된 구조에서 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 이 스프링의 일단부는 상기 구동 로드 부분(90)을 통해 피스톤(40)에 연결되고, 타단부는 액츄에이터 수단(60)에 연결된다. 이 구조에서, 위치설정 로드(83)는 공명 헬리컬 스프링의 축선방향 및 내측에 배치되고, 피스톤(40) 및 이 피스톤(40)의 축선에 동축을 이루는 구동 로드 부분(90)의 중앙에 형성된 개구를 통해 피스톤(40) 및 구동 로드 부분(90)에 고정된다.

도 3 및 도 4의 구조에서, 위치설정 로드(83)는 액츄에이터 수단(60)의 인접 영역에서 감소된 직경을 구비하고, 그 결과 위치설정 로드(83)는 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)의 중앙에 형성된 개구를 피스톤(40)의 축선과 동축으로 관통하여 피스톤(40)을 위치설정 부재(80)의 스프링 부재(84)에 연결하도록 한다. 이들 구조에서, 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)은 피스톤(40)에 고정되는 탄성 수단(70)의 단부의 반대측 단부를 고정한다. 전술한 바와 같이, 액츄에이터 수단(40)은 리니어 전기 모터(50)에 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 더 포함한다.

도 3의 구조에서, 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)의 외주에는 구동 로드 부분(90)과 관련하여 설명한 바와 같이 탄성 수단(70)의 인접 단부를 수용 및 고정하기 위한 하우징(61a)이 제공되어 있다. 도 4의 구조에서, 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)은 탄성 수단(70)의 인접 단부에 결합되어 피스톤(40)과 함께 단일체를 형성한다.

도 3 및 도 4의 구조에서, 위치설정 부재(80)는 판스프링 형상의 스프링 부재(84)를 더 포함한다. 이 스프링 부재의 외주부는 쉘(20)에 고정되고, 중앙부는 위치설정 로드(83)의 인접 타단부(83b)에 고정된다.

도 7 및 도 8에 도시된 구조에서, 위치설정 수단(80)은 구동 로드(83)를 포 함한다. 이 구동 로드(83)의 일단부(83a)는 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)에 고정되고, 타단부(83b)는 상기 베이스 부분(61)으로부터 돌출하여 판스프링 형상의 스프링 부재(84)를 통해 쉘(20)에 고정된다. 이 구조에서, 상기 액츄에이터 수단의 베이스 부분(61)은 중량이 크고, 탄성 수단(70)에 대면하는 면에서 탄성 수단의 인접 단부를 수용 및 고정하고 상기 면의 대향면에서 위치설정 로드(83)의 인접하는 일단부(83a)를 고정한다. 이 구조에서, 탄성 수단(70)의 일단부는 탄성 수단(70)의 인접 단부를 지지하도록 구성된 구동 로드 부분(90)을 통해 피스톤(40)에 고정된다. 또한 이 구조에서, 구동 로드 부분(90)은 피스톤(40)과 단일체로 형성되고, 그 확경부는 압축실(C)의 내부에 배치되는 압축부분의 대향측에 배치된다.

본 명세서에 제안된 임의의 구조의 위치설정 수단(80)은 피스톤(40)과 액츄에이터 수단(60) 사이의 위상 반대 변위 조건을 유지하도록 그리고 변위의 진폭의 공칭 값을 유지하도록 강제한다. 이 위치설정 수단(80)은 예를 들면 모터의 과부하의 경우와 같이 피스톤(40)과 액츄에이터 수단(60)의 양자의 왕복운동 변위의 정확한 진폭값을 탄성 수단(70) 자체가 보장하지 않는 경우에 이용된다.

전술한 구조들 중 임의의 구조에서, 위치설정 수단(80)은 피스톤(40)과 액츄에이터 수단(60)의 양자의 위상 반대 변위의 균형 조건(balance condition)을 나타내는 안정 조건(rest condition)에 유지되도록 그 치수가 형성되고, 상기 위치설정 수단(80)은 전술한 치수 및 구조적 특성에 따라 상기 균형 조건에 연결되는 부분을 연속적으로 가압한다. 상기 위치설정 수단(80)은 탄성 수단(70)의 변형되지 않은 정지 위치(rest position)에 대응하는 위치에 연결되는 부분을 연속적으로 가압한다. 본 발명의 다른 실시예들 중의 하나에서, 쉘(20)은 금속 합금의 긴 관체를 포함하고, 이 관체의 내부에는 리니어 전기 모터(50)와 실린더(30) 사이에 기밀실(hermetic chamber; HC)이 형성된다. 상기 기밀실(HC)은 압축실(C)의 제1의 단부에 개방되고, 액츄에이터 수단(60) 및 탄성 수단(70)을 수용한다.

공지 기술의 구조의 밸브 플레이트(110)는 압축실(C)의 제2의 단부에 안착 및 고정되어 압축실을 밀폐시킨다. 밸브 플레이트의 외부에는 단부 커버(end cover; 120)가 안착 및 유지되어 있고, 상기 단부 커버(120) 및 밸브 플레이트(110)는 내부에서 압축실(C)과 압축기가 결합되는 냉각회로의 흡입/배출 라인(도시생략)의 사이에 선택적 유체 연통을 제공한다.

본 발명에 따르면, 상기 밸브 플레이트(10)의 주변의 인접 쉘 부분의 종방향 연장부의 적어도 일부의 외주에는 단부 커버(120)가 고정되어 있고, 단부 커버의 고정은 예를 들면 접착제나 단부 커버(120)에 제공된 암나사(123)와 쉘(20)의 인접 부분에 형성된 수나사(22)의 결합작용과 같은 기계적 간섭에 의해 이루어진다.

각각 흡입 밸브(113) 및 배출 밸브(114)(도 15 참조)에 의해 선택적으로 폐쇄되는 흡입 오리피스(111) 및 배출 오리피스(112)가 형성되어 있는 상기 밸브 플레이트(110)는 압축실(C)의 제2단부에 안착됨으로써 압축실(31)을 폐쇄한다. 상기 압축실(C)의 제2의 단부는 피스톤(40)이 장착되는 단부의 대향측에 위치한다.

도면에 도시된 쉘(20)을 구비하는 압축기 구조에서, 압축기는 압축기용 윤활유를 분주하도록 구성된 상대 이동 부품과 상기 윤활유의 저장탱크 및 상기 상대 이동 부품에 윤활유를 펌핑하기 위한 수단을 구비한다.

본 발명의 실시예에서 압축기의 상대 이동 부분은 예를 들면 플라스틱과 같은 자기윤활 물질로 제작된다. 본 발명의 다른 실시예에서 상기 상대 이동 부분은 감마재(antifriction material)로 제작되거나 저마찰 내마모 코팅에 의해 제공된다.

본 발명의 구현시, 피스톤(40)은 예를 들면 엔지니어링 플라스틱과 같은 자기윤활 물질 또는 저마찰 내마모 코팅제로 코팅된 공지의 물질로 제작된다. 내부에서 피스톤(40)의 변위가 발생하는 압축실(C)은 또 그 원주방향 및 횡방향에 감마재로 제작된 그리고 전술한 바와 같이 쉘(20)의 내부에 고정되는 관형 재킷(tubular jacket)을 수용한다. 본 발명의 압축기의 부품을 형성하는 재료의 선정시 상대 이동 부품들 사이의 마찰 감소 이외에도 압축기의 균형 문제도 고려된다. 이 개념 내에서, 피스톤(40)의 왕복운동에 의해 발생하는 비균형력을 감소시키기 위해 전술한 압축기는 낮은 질량밀도의 재료로 제작된 부품을 구비하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 구성된 압축기는 그 특성에 따라 예를 들면 3,000 rpm 내지 15,000 rpm의 넓은 회전 범위에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 실린더(30)는 기밀하게 그리고 적어도 그 일부가 쉘(20)의 제1의 단부 내에 수용 및 유지되고, 단부 커버(120)은 밸브 플레이트(110)를 실린더(30)에 가압하기 위해 쉘(20) 및 실린더(30) 중의 하나에 고정된다.

도면에 도시된 관형상 쉘(20)의 구조에서, 압축실(C)과 배출 라인 사이의 유체 연통은 단부 커버(120)의 내부에 형성되는 배출실(122)에 의해 형성되고, 압축 실(C)과 흡입 라인 사이의 유체 연통은 단부 커버(120)의 내부에 형성됨과 동시에 흡입 라인의 인접 단부를 수용하는 연결 수단(121)에 의해 형성된다.

도면에 도시된 본 발명의 구조의 변경례에서, 단부 커버(120)는 밸브 플레이트(110)와 단부 커버(120)의 사이에 배치되는 실린더 커버(125)를 더 포함한다. 단부 커버(120)는 실린더 커버(125)에 의해 밸브 플레이트(110)에 압력을 가한다. 상기 실린더 커버(125)는 예를 들면 단부 커버(120)에 의해 둘러싸여 있다.

이 구조의 변경례에서, 압축실(C)과 배출 라인 사이의 유체 연통은 실린더 커버(125)의 내부에 형성되는 배출실(122)에 의해 형성되고, 압축실(C)과 흡입 라인 사이의 유체 연통은 실린더 커버(125)의 내부에 형성된 흡입 라인의 인접 단부를 위한 연결 수단에 의해 형성된다.

본 명세서에 개시된 구조는 연결 수단(121)을 통한 압축실(C)과 흡입 라인 사이의 유체 연통을 제시하고 있으나, 흡입 라인과 압축실(C) 사이의 유체 연통이 단부 커버(120) 또는 전술한 바와 같이 단부 커버의 내측의 커버에 제공되는 흡입실을 통해 달성될 수도 있다.

연결 수단(121)을 통한 냉매가스의 공급은 흡입 밸브(113)을 통해 실린더(30)의 압축실(C)의 내부에 직접적으로 기밀상태에서 수행된다.

배출실(122)은 압축작용에 의해 발생되는 냉매가스 펄스를 감쇄시키기 위해 내용적의 사용을 최대화하고 현존하는 배출 용적 및 흡입 라인 사이에 절연을 제공하도록 형성된다. 구조의 변경례에서, 본 발명의 구조는 배출 밸브장치의 고정 구조를 더 제공한다.

본 발명의 구현 방법에 따르면, 단부 커버(120)는 단일체로 구성되고, 내부에는 연결 수단(121) 및 배출실(122)이 제공된다. 그러나, 본 발명의 개념의 범위 내에서 다른 구조도 가능하다. 예를 들면, 단부 커버(120)의 내부의 실린더 커버(125)는 전술한 바와 같이 밸브 플레이트(110)에 안착되고, 상기 실린더 커버의 외주는 예를 들면 단부 커버(120)에 의해 일부 또는 전체가 둘러싸인다. 이 구성에서, 실린더 커버(125)의 내부에는 압축실(C)과 흡입 라인 사이에 유체 연통을 제공하는 연결 수단(121) 및 압축실(C) 내에서 압축되어 배출 라인을 향하게 되는 기체를 수용하는 배출실(122)을 형성한다.

이 구조에서, 실린더 커버(125) 및 밸브 플레이트(110)의 쉘(20)의 인접부에 대한 안착상태를 유지하기 위해 단부 커버(120)은 쉘(20)에 가압되고 용접된다. 단부 커버(120)의 쉘(20)에 대한 위와 같은 용접에 의해 압축기의 기밀성이 증대되고, 나사, 리벳 등에 의해 고정되는 플랜지를 제거할 수 있으므로 압축기의 치수가 감소될 수 있다.

본 발명에 따르면, 작동 중의 단부 커버(10) 또는 실린더 커버(125) 내에 형성되는 흡입 및 배출측 사이의 기밀상태는 시일 가스켓(140)에 의해 형성된다. 밸브 플레이트(110)가 안착되고, 압축기 헤드를 형성하는 쉘(20)의 단부를 폐쇄하는 부품들의 위치설정을 보장하기 위해 다수의 정렬 핀(도시생략)이 사용될 수 있다. 압축실(C)을 조절함과 동시에 이 압축실 내의 사용적(dead volume)을 제한하기 위해 쉘(20)의 단부와 밸브 플레이트(110) 사이에 시일 가스켓(140)이 설치된다.

도시된 바와 같이, 쉘(20)의 제2의 단부는 리니어 전기 모터(50)를 통해 기 밀실(HC)과 유체 연통하는 기밀 플레넘(151)을 모터 커버와 리니어 전기 모터(50)의 사이에 형성하는 모터 커버(150)에 의해 폐쇄되도록 리니어 전기 모터(50)를 초과하여 연장된다.

본 발명에 따르면, 작동 중의 압축기를 냉각시킴과 동시에 모터와 압축실(C)의 내부의 냉매유체의 압축에 의해 발생되는 열을 압축기의 외부에 방출하기 위해 쉘(20) 및 단부 커버(120)(또는 실린더 커버(125)) 중의 적어도 하나의 외부에 열교환 핀이 제공될 수 있다.

Claims

리니어 압축기로서, 쉘(5,20); 상기 쉘(5, 20)에 고정되고, 압축실(C)을 형성하는 실린더(2, 30); 상기 압축기의 작동 중 상기 압축실(C)의 내부에서 왕복운동하도록 배치되는 피스톤(4, 40); 상기 쉘(5, 20)에 장착되는 리니어 전기 모터(50); 상기 리니어 전기 모터(50)에 의해 상기 피스톤(40)이 상기 압축실(C)의 내부에서 왕복운동되도록 상기 피스톤(4, 40)을 상기 리니어 전기 모터(50)에 작동이 가능하게 연결하는 액츄에이터 수단(6, 60)을 포함하는 리니어 압축기에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60) 및 상기 피스톤(40)이 상기 압축기의 작동 중에 위상 반대로 배치되도록 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)에 의해 상기 피스톤(40)에 연결되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제1항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 상기 피스톤(40)의 변위 축선에 동축의 축선을 구비하고, 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60)의 질량의 함수 및 액츄에이터 수단(60) 및 피스톤(40)에 대해 사전 설정된 변위 진폭의 함수로서 치수가 결정되고, 상기 진폭은 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 포함되는 기준점에 대해 사전 설정된 거리에 형성되는 상기 탄성 수단(70)의 축선에 대해 직각인 횡평면(P)에 관련되고, 상기 진폭은 상기 리니어 전기 모터(50)의 사전 설정된 출력 및 상기 피스톤(40)의 사전 설정된 가스 펌핑 효율을 제공하도록 계산되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제2항에 있어서, 상기 횡평면(P) 상에 위치되는 탄성 수단(70)의 영역을 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 연결하는 위치설정 부재(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제3항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 횡평면 상에 위치되는 상기 탄성 수단(70)의 영역을 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나의 부품에 강고하게 결합하여 상기 위치설정 부재를 상기 각 부품에 대해 고정상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제4항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 탄성 수단(70)의 상기 영역에 연결되는 일단부 및 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나의 부품에 고정되는 타단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제5항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 공명 헬리컬 스프링의 축방향 및 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제5항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베 이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 피스톤(40)의 축선과 동축인 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)을 통해 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제3항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 횡평면(P) 상에 위치되는 탄성 수단(70)의 영역을 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 결합하고, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 횡평면(P)과 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 포함되는 기준점 사이의 상기 거리를 유지하도록 강제하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제8항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 스프링 부재(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제9항에 있어서, 상기 스프링 부재(84)는 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 어느 하나에 결합되는 일단부와 상기 위치설정 로드(83)를 통해 상기 횡평면(P) 상에 위치되는 탄성 수단(70)의 영역에 고정되는 타단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제10항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되 고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 공명 헬리컬 스프링의 축방향 및 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제10항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 피스톤(40)의 축선과 동축인 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)을 통해 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제10항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 쉘(20)의 외주 및 상기 위치설정 로드(83)의 중앙에 고정되는 판 스프링 형태의 스프링 부재(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제2항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)의 변위 진폭은은 상기 피스톤(40)의 변위 진폭 보다 큰 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제2항에 있어서, 상기 쉘(20) 및 실린더(30) 중의 하나에 장착되고, 상기 피스톤(40)과 액츄에이터 수단(60) 사이의 위상 반대 변위 상태 및 자신의 변위 진폭 상태를 강제로 유지하도록 상기 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60) 중의 하나와 탄성적 및 작동적으로 관련되는 위치설정 부재(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제15항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 연결되는 일단부 및 상기 위치설정 부재(83)를 통해 상기 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60) 중의 하나에 고정되는 타단부를 구비하는 스프링 부재(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제16항에 있어서, 상기 피스톤(40)은 구동 로드 부분(90)에 의해 실린더(30)의 외부 및 실린더(40)와 동축으로 탄성 수단(70)에 연결되고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 구동 로드 부분(90)의 추가의 연장부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제16항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 공명 헬리컬 스프링의 축방향 및 내측에 배치되고 상기 피스톤(40)을 상기 위치설정 부재(80)에 연결하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제16항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베 이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 피스톤(40)을 상기 위치설정 부재(80)에 연결하기 위해 상기 피스톤(40)의 축선과 동축인 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)을 통해 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제16항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 쉘(20)의 외주 및 상기 위치설정 로드(83)의 중앙에 고정되는 판 스프링 형태의 스프링 부재(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제2항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 베이스 부분(61) 및 부하 부분(62)은 상호 동축임과 동시에 상기 피스톤(40)의 축선에 대해 동축인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제21항에 있어서, 상기 베이스 부분(61)은 단일체로서 상기 액츄에이터 수단(60)의 부하 부분(62)에 결합되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제22항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)의 부하 부분(62)은 상기 베이스 부분(61)으로부터 돌출하는 관형 스커트(63)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제21항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 상기 피스톤(40)에 고정된 일단부 및 상기 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)에 고정된 타단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제2항에 있어서, 상기 피스톤(40)은 구동 로드 부분(90)에 의해 실린더(30)의 외부 및 실린더(40)와 동축으로 탄성 수단(70)에 연결되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제25항에 있어서, 상기 구동 로드 부분(90)은 상기 피스톤(40)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제25항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 베이스 부분(61) 및 부하 부분(62)은 상호 동축임과 동시에 상기 피스톤(40)의 축선에 대해 동축인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제27항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 상기 구동 로드 부분(90)에 고정되는 일단부 및 상기 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)에 고정되는 타단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제2항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제29항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 평행하게 배치됨과 동시에 상기 피스톤(40) 및 상기 액츄에이터 수단(60) 사이에서 동시에 작용하는 적어도 2개의 공명 헬리컬 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제2항에 있어서, 상기 쉘은 상기 리니어 전기 모터(50) 및 실린더(30)의 사이의 내부에 기밀실(HC)을 형성하는 긴 관형 동체를 포함하고, 상기 기밀실(HC)은 상기 압축실(C)의 제1의 단부에 개방됨과 동시에 상기 액츄에이터 수단(60) 및 탄성 수단(70)을 수용하고; 상기 압축기는 상기 압축실(C)을 폐쇄하기 위해 상기 압축실(C)의 제2의 단부에 안착 및 고정되는 밸브 플레이트(110); 및 상기 밸브 플레이트(110)의 외부에 안착 및 유지되는 단부 커버(120)를 더 포함하고, 상기 단부 커버(120) 및 상기 밸브 플레이트(110)의 내부는 상기 압축실(C) 및 압축기가 연결되는 냉매 회로의 흡입 및 배출 라인 사이의 선택적 유체 연통을 제공하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 실린더(30)는 상기 쉘(20)의 제1의 단부의 내부에 기 밀하게 및 적어도 부분적으로 수용 및 유지되고, 상기 단부 커버(120)는 상기 밸브 플레이트(110)를 상기 실린더(30)에 가압하기 위해 상기 쉘(20) 및 실린더(30) 중의 하나에 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제32항에 있어서, 상기 단부 커버(120)에는 쉘(20)의 인접 부분에 제공되는 수나사(22)와 결합되는 암나사(123)가 제공되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 압축실(C)과 배출 라인 사이의 유체 연통은 상기 단부 커버(120)의 내부에 형성되는 배출실(122)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 압축실(C)과 흡입 라인 사이의 유체 연통은 상기 단부 커버(120)의 내부에 형성됨과 동시에 상기 흡입 라인의 인접 단부를 수용하는 연결 수단(121)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 밸브 플레이트(110)와 단부 커버(120)의 사이에 배치되는 실린더 커버(125)를 포함하고, 상기 단부 커버(120)는 상기 실린더 커버(123)에 의해 상기 밸브 플레이트(110)에 가압되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제36항에 있어서, 상기 실린더 커버(125)는 상기 단부 커버(120)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제37항에 있어서, 상기 압축실(C)과 배출 라인 사이의 유체 연통은 상기 실린더 커버(125)의 내부에 형성되는 배출실(122)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제38항에 있어서, 상기 압축실(C)과 흡입 라인 사이의 유체 연통은 상기 실린더 커버(125)의 내부에 형성되는 흡입 라인의 인접 단부를 위한 연결 수단(121)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 압축실(C)은 횡방향 및 원주방향에 감마재로 제작되고 쉘(20)의 내부에 고정되는 관형 재킷이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 피스톤(40)은 자기윤활 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 실린더(30)는 상기 실린더(30)는 상기 쉘(20)의 제1의 단부의 내부에 기밀하게 및 적어도 부분적으로 수용 및 유지되고, 상기 리니어 전기 모터(50)의 스테이터(52)는 상기 쉘(20)의 제2의 단부에 내부에서 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제42항에 있어서, 쉘(20)의 제2의 단부는 리니어 전기 모터(50)를 통해 기밀실(HC)과 유체 연통하는 기밀 플레넘(151)을 모터 커버(150)와 리니어 전기 모터(50)의 사이에 형성하는 모터 커버(150)에 의해 폐쇄되도록 리니어 전기 모터(50)를 초과하여 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제44항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 평행하게 배치됨과 동시에 상기 피스톤(40) 및 상기 액츄에이터 수단(60) 사이에서 동시에 작용하는 적어도 2개의 공명 헬리컬 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 피스톤(40)은 구동 로드 부분(90)에 의해 실린더(30)의 외부 및 실린더(40)와 동축으로 탄성 수단(70)에 연결되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제46항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 베이스 부분(61) 및 부하 부분(62)은 상호 동축이고 상기 피스톤(40)에 동축인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제47항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 상기 구동 로드 부분(90)에 고정되는 일단부 및 상기 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)에 고정되는 타단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제48항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제27항에 있어서, 상기 베이스 부분(61)은 단일체로서 상기 액츄에이터 수단(60)의 부하 부분(62)에 결합되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제50항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)의 부하 부분(62)은 상기 베이스 부분(61)으로부터 돌출하는 관형 스커트(63)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 쉘(20) 및 실린더(30) 중의 하나에 장착되고, 상기 피스톤(40)과 액츄에이터 수단(60) 사이의 위상 반대 변위 상태 및 자신의 변위 진폭 상태를 강제로 유지하도록 상기 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60) 중의 하나와 탄성적 및 작동적으로 관련되는 위치설정 부재(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제52항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 연결되는 일단부 및 상기 위치설정 부재(83)를 통해 상기 피스톤(40) 및 액츄에이터 수단(60) 중의 하나에 고정되는 타단부를 구비하는 스프링 부재(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제53항에 있어서, 상기 피스톤(40)은 구동 로드 부분(90)에 의해 실린더(30)의 외부 및 실린더(40)와 동축으로 탄성 수단(70)에 연결되고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 구동 로드 부분(90)의 추가의 연장부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제53항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 공명 헬리컬 스프링의 축방향 및 내측에 배치되고 상기 피스톤(40)을 상기 위치설정 부재(80)에 연결하는 것을 특징 으로 하는 리니어 압축기.
제53항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 피스톤(40)을 상기 위치설정 부재(80)에 연결하기 위해 상기 피스톤(40)의 축선과 동축인 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)을 통해 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제53항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 쉘(20)의 외주 및 상기 위치설정 로드(83)의 중앙에 고정되는 판 스프링 형태의 스프링 부재(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제31항에 있어서, 상기 횡평면(P) 상에 위치되는 탄성 수단(70)의 영역을 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 결합하는 위치설정 부재(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제58항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 횡평면(P) 상에 위치되는 탄성 수단(70)의 영역을 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 결합하고, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 횡평면(P)과 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나에 포함되는 기준점 사이의 상기 거리를 유지하도록 강제하는 것을 특징으로 하는 리니 어 압축기.
제59항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 스프링 부재(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제60항에 있어서, 상기 스프링 부재(84)는 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 어느 하나에 결합되는 일단부와 상기 위치설정 로드(83)를 통해 상기 횡평면(P) 상에 위치되는 탄성 수단(70)의 영역에 고정되는 타단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제61항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 공명 헬리컬 스프링의 축방향 및 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제61항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 피스톤(40)의 축선과 동축인 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)을 통해 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제61항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 쉘(20)의 외주 및 상기 위치설정 로드(83)의 중앙에 고정되는 판 스프링 형태의 스프링 부재(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제58항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 횡평면(P) 상에 위치되는 상기 탄성 수단(70)의 영역을 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나의 부품에 강고하게 결합하여 상기 위치설정 부재를 상기 각 부품에 대해 고정상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제65항에 있어서, 상기 위치설정 부재(80)는 상기 탄성 수단(70)의 상기 영역에 연결되는 일단부 및 상기 실린더(30) 및 쉘(20) 중의 하나의 부품에 고정되는 타단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제66항에 있어서, 상기 탄성 수단(70)은 일단부가 상기 피스톤(40)에 연결되고, 타단부가 상기 액츄에이터 수단(60)에 연결되는 적어도 하나의 공명 헬리컬 스프링을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 공명 헬리컬 스프링의 축방향 및 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제66항에 있어서, 상기 액츄에이터 수단(60)은 탄성 수단(70)을 고정하는 베 이스 부분(61) 및 상기 리니어 전기 모터(50)와 전자기적으로 결합되는 부하 부분(62)을 포함하고, 상기 위치설정 로드(83)는 상기 피스톤(40)의 축선과 동축인 액츄에이터 수단(60)의 베이스 부분(61)을 통해 배치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.