KR102034301B1

KR102034301B1 - 리니어 압축기

Info

Publication number: KR102034301B1
Application number: KR1020180075808A
Authority: KR
Inventors: 노기원; 이균영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2019-10-18
Anticipated expiration: 2038-06-29

Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다. 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기는 내부공간을 형성하는 쉘 및 상기 내부공간에 배치되는 압축기 본체가 포함된다. 또한, 상기 쉘에는, 양 단이 개방된 쉘 본체 및 상기 쉘 본체의 양 단에 각각 결합되어 상기 내부공간을 폐쇄하는 흡입 쉘 커버 및 토출 쉘 커버가 포함된다. 이때, 상기 토출 쉘 커버에는, 축방향으로 연장되어, 상기 쉘 본체의 내측면에 밀착되는 제 1 부분, 상기 제 1 부분의 일 측에서 반경방향으로 연장되어 상기 내부공간의 일 측을 폐쇄하는 제 2 부분, 상기 제 1 부분의 타 측에서 반경방향으로 연장되어, 토출 쉘 개구를 형성하는 제 3 부분이 포함된다.

Description

리니어 압축기 {Linear compressor}

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.

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

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

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

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

또한, 상기 스크롤식 압축기는 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡입 또는 토출되는 압축공간이 형성되고 상기 선회 스크롤이 상기 고정 스크롤을 따라 회전하면서 냉매를 압축시킨다.

최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여, 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고 간단한 구조로 구성되는 리니어 압축기가 개발되고 있다.

상기 리니어 압축기는, 밀폐된 쉘 내부에서 상기 피스톤이 상기 리니어 모터에 의해 실린더 내부를 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 구성된다.

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

<선행문헌 1>

1. 공개번호 : 제10-2018-0040791호 (공개일자 : 2018년 04월 23일)

2. 발명의 명칭 : 리니어 압축기

상기 선행문헌 1에 기재된 구조에 따라 상기 영구자석 및 상기 피스톤이 이동하며 냉매를 압축시킬 수 있다. 자세하게는, 흡입냉매가 상기 피스톤 포트를 통과하여 압축실로 유입되고, 상기 피스톤의 이동에 의해 압축된다. 그리고, 압축된 고온의 냉매는 토출커버에 형성된 토출방을 지나 쉘 밖으로 토출된다.

이때, 상기 선행문헌 1과 같은 리니어 압축기에는 다음과 같은 문제점이 있다.

(1) 압축된 고온의 냉매로 인해 상기 토출커버 및 프레임이 과열되고, 상기 프레임에서 상기 피스톤 및 실린더로 열이 전달된다. 특히, 상기 프레임, 상기 피스톤 및 상기 실린더는 서로 접한 상태로 배치되어, 전도에 의해 상기 프레임의 열이 상기 피스톤 및 상기 실린더로 쉽게 전달될 수 있다.

(2) 이와 같이, 상기 프레임이 과열됨에 따라, 상기 피스톤 및 상기 실린더로 전달된 열이 상기 흡입냉매를 과열시킨다. 그에 따라, 상기 흡입냉매의 부피가 증가되고, 압축효율이 떨어지는 문제점이 있다.

(3) 또한, 왕복운동하는 피스톤을 포함하는 구동부에 의해 외부로 진동이 전달될 수 있다. 특히, 상기 구동부의 진동은 쉘을 통해 외부로 비교적 잘 전달되는 문제점이 있다.

(4) 또한, 리니어 압축기의 이동 중에 발생되는 충격을 대비하여 쉘의 내부에 배치되는 압축기 본체를 고정할 필요가 있다. 이때, 상기 압축기 본체를 고정하기 위한 스토퍼가 별도의 구성으로 쉘 내부에 배치되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 프레임의 방열을 돕는 형상으로 마련된 쉘 커버가 구비된 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 상기 쉘 커버는 강성을 보강하여 쉘 전체의 고유주파수를 증가시켜, 외부로 전달되는 소음이 저감되는 쉘을 구비한 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기는 내부공간을 형성하는 쉘 및 상기 내부공간에 배치되는 압축기 본체가 포함된다. 또한, 상기 쉘에는, 양 단이 개방된 쉘 본체 및 상기 쉘 본체의 양 단에 각각 결합되어 상기 내부공간을 폐쇄하는 흡입 쉘 커버 및 토출 쉘 커버가 포함된다. 이때, 상기 토출 쉘 커버에는, 축방향으로 연장되어, 상기 쉘 본체의 내측면에 밀착되는 제 1 부분, 상기 제 1 부분의 일 측에서 반경방향으로 연장되어 상기 내부공간의 일 측을 폐쇄하는 제 2 부분, 상기 제 1 부분의 타 측에서 반경방향으로 연장되어, 토출 쉘 개구를 형성하는 제 3 부분이 포함된다.

또한, 상기 압축기 본체에는, 실린더가 내측에 수용되는 프레임 및 상기 프레임과 결합되는 토출커버가 포함된다. 이때, 상기 제 2 부분은 상기 토출커버의 축방향 전방에 위치되고, 상기 제 1 부분은 상기 토출커버의 반경방향 외측에 배치되고, 상기 프레임의 일 측까지 연장될 수 있다.

또한, 상기 토출커버에는, 상기 프레임의 전면에 결합되는 커버 플랜지부 및 상기 커버 플랜지부에서 축방향 전방으로 연장되는 챔버부가 포함된다. 이때, 상기 제 3 부분은 상기 커버 플랜지부와 반경방향 동일선상에 위치될 수 있다.

특히, 상기 토출 쉘 개구는 상기 커버 플랜지부의 형상과 대응되도록, 상기 커버 플랜지부의 반경방향 외측에 형성될 수 있다.

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

프레임의 열을 효과적으로 방열함에 따라, 리니어 압축기로 흡입되는 냉매로 전달되는 열을 최소화하여, 흡입가스의 과열에 의한 압축 효율 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

특히, 상기 프레임의 전면에 유로가이드를 형성하는 쉘 커버를 구비함에 따라, 프레임의 열을 효과적으로 방열할 수 있다. 또한, 흡입되는 냉매의 온도를 상승시키는 피스톤 및 실린더의 열이 프레임을 통하여 외부로 방열되고, 상기 피스톤 및 상기 실린더로부터 흡입되는 냉매로 전달되는 열을 최소화하고, 흡입되는 냉매의 온도를 낮추어 압축 효율을 개선할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 프레임의 전면까지 연장된 상기 쉘 커버에 의해 전체 쉘의 강성이 보강될 수 있다. 그에 따라, 상기 쉘의 고유주파수가 증가되고 외부로 전달되는 소음이 감소되는 장점이 있다.

또한, 상기 쉘 커버에 의해 상기 프레임을 포함한 압축기 본체가 소정의 범위로 고정되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 쉘 커버는 상기 압축기 본체의 스토퍼 기능을 할 수 있고, 그에 따라 별도의 스토퍼 구조를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3, 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 토출 쉘 커버를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부구성을 분해하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 VI-VI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6의 A부분을 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 B부분과 함께 냉매의 유동을 도시한 도면이다.

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

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

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 쉘을 분해하여 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 외관을 형성하는 쉘(101, 102, 103)이 구비된다. 상기 쉘(101, 102, 103)은 전체적으로 내부가 빈 원통형상으로 마련된다. 자세하게는, 상기 쉘(101, 102, 103)은 축방향으로 연장된 길이(L)를 가지며, 반경방향으로 연장된 지름(R)을 갖는 원통형상으로 마련된다.

이때, 축방향은 후술할 피스톤(130)이 왕복운동하는 방향을 의미한다. 자세하게는, 상기 쉘(101, 102, 103)의 길이 방향 중심축은 후술할 압축기 본체의 중심축과 일치하며, 상기 압축기 본체의 중심축은 상기 압축기 본체를 구성하는 상기 피스톤(130)의 중심축과 일치한다.

상기 쉘(101, 102, 103)은 상기 축방향과 바닥면이 평행하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 쉘(101, 102, 103)은 바닥면과 평행하게 연장되며, 바닥면에서 다소 낮은 높이를 가질 수 있다. 그에 따라, 상기 리니어 압축기(10)가 설치되는 공간의 높이를 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.

상기 쉘(101, 102, 103)의 하측에는, 레그(50)가 결합될 수 있다. 상기 레그(50)는, 상기 리니어 압축기(10)가 설치되는 제품의 베이스에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제품에는 냉장고가 포함되며, 상기 베이스에는, 상기 냉장고의 기계실 베이스가 포함될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제품에는 공기조화기의 실외기가 포함되며, 상기 베이스에는, 상기 실외기의 베이스가 포함될 수 있다.

상기 쉘에는, 분리가능하게 결합되는 쉘 본체(101) 및 쉘 커버(102, 103)가 포함된다. 일반적으로, 상기 쉘 본체(101)에 상기 쉘 커버(102, 103)가 압입되고 용접되어 결합될 수 있다. 이와 같은 상기 쉘 본체(101)와 상기 쉘 커버(102, 103)의 결합에 의하여, 상기 쉘(101, 102, 103)의 내부공간은 밀폐될 수 있다.

상기 쉘 본체(101)는 양 단이 개방된 원통형상으로 마련된다. 자세하게는, 상기 쉘 본체(101)는 축방향으로 쉘 본체 길이(L1)를 갖고, 반경방향으로 쉘 본체 직경(R1)을 갖는다. 예를 들어, 상기 쉘 본체(101)는 가로 및 세로가 L1 및 R1*π의 길이를 갖는 직사각형 평판을 원통으로 말아서 형성될 수 있다. 이때, 상기 평판의 두께를 쉘 본체 두께(T1)라 한다.

상기 쉘 본체(101)의 외주면에는, 터미널(108)이 설치될 수 있다. 상기 터미널(108)은 외부 전원을 후술할 모터 어셈블리(140)에 전달하는 구성으로서 이해된다. 또한, 상기 터미널(108)은 상기 토출 쉘 커버(103)와 겹쳐지는 상기 쉘 본체(101)의 외주면에 설치될 수 있다. 그에 따라, 상기 토출 쉘 커버(103)에는, 상기 터미널(108)에 대응되는 터미널 관통홀(1030c)이 형성된다.

또한, 상기 쉘 본체(101)의 외주면에는 상기 터미널(108)의 외측을 둘러싸는 브라켓(109)이 설치된다. 상기 브라켓(109)은 상기 쉘 본체(101)의 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출된 구조로 형성될 수 잇다. 이때, 상기 브라켓(109)은 외부의 충격 등으로부터 상기 터미널(108)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 쉘 본체(101)의 개방된 양 단에는 상기 쉘 커버(102, 103)가 각각 결합된다. 달리 말하면, 상기 쉘 커버(102, 103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 쉘 커버에는, 상기 쉘 본체(101)의 개구된 일측부에 결합되는 흡입 쉘 커버(102) 및 상기 쉘 본체(101)의 개구된 타측부에 결합되는 토출 쉘 커버(103)가 포함된다.

도 1 및 도 2를 기준으로, 상기 흡입 쉘 커버(102)는 상기 리니어 압축기(10)의 우측부에 위치되며, 상기 토출 쉘 커버(103)는 상기 리니어 압축기(10)의 좌측부에 위치될 수 있다. 또한, 상기 흡입 쉘 커버(102)는 냉매의 흡입 측에 위치되고, 상기 토출 쉘 커버(103)는 냉매의 토출 측에 위치되는 것으로 이해될 수 있다.

상기 흡입 쉘 커버(102)는 일 단이 개방된 원통형상으로 마련된다. 자세하게는, 상기 흡입 쉘 커버(102)는 축방향으로 흡입 쉘 길이(L2)를 갖고, 반경방향으로 흡입 쉘 직경(R2)을 갖는다. 도 2를 참고하면, 상기 흡입 쉘 길이(L2)가 상기 흡입 쉘 직경(R2)보다 작게 구비되어, 상기 흡입 쉘 커버(102)는 전체적으로 볼(bowl) 형상으로 마련된다.

상기 토출 쉘 커버(103)는 일 단이 개방된 원통형상으로 마련된다. 자세하게는, 상기 토출 쉘 커버(103)는 축방향으로 토출 쉘 길이(L3)를 갖고, 반경방향으로 토출 쉘 직경(R3)을 갖는다. 이때, 상기 토출 쉘 커버(103)는 비교적 상기 토출 쉘 길이(L3)가 길게 구비되어, 전체적으로 원통 형상으로 마련된다.

정리하면, 상기 토출 쉘 길이(L3)는 상기 흡입 쉘 길이(L2)보다 길다(L3 > L2). 자세하게는, 상기 토출 쉘 길이(L3)는 상기 흡입 쉘 길이(L2)의 두배 이상으로 마련될 수 있다(L3 > L2*2). 또한, 상기 토출 쉘 길이(L3)는 상기 쉘 본체 길이(L1)의 0.25배 이상으로 마련될 수 있다. (L3 > L1*0.25).

이는 상기 토출 쉘 커버(103)가 후술할 프레임(110)의 전방까지 연장되어 형성되기 위함이다. 또한, 상기 토출 쉘 커버(103)를 통해 진동을 저감하기 위함이다. 이에 관하여는 자세하게 후술한다.

한편, 상기 흡입 쉘 직경(R2)과 상기 토출 쉘 직경(R3)은 동일하게 구비된다(R2 = R3). 즉, 상기 토출 쉘 커버(103)는 상기 흡입 쉘 커버(102)와 반경방향으로는 동일한 직경을 갖으며 축방향으로 더 연장된 형상으로 구비된다.

또한, 상기 쉘 본체 직경(R1)과 상기 흡입 쉘 직경(R2) 및 상기 토출 쉘 직경(R3)은 상기 쉘 본체 두께(T1)만큼 차이난다(R1-2*T1=R2=R3). 즉, 상기 쉘 본체(101)의 외경은 R1에 해당되고, 내경은 R2 또는 R3에 해당된다. 그에 따라, 상기 쉘 커버(102, 103)가 상기 쉘 본체(101)의 내측으로 삽입되어 끼워질 수 있다.

또한, 상기 흡입 쉘 커버(102) 및 상기 토출 쉘 커버(130)는 흡입 쉘 두께(T2) 및 토출 쉘 두께(T3)로 형성된다. 따라서, 상기 흡입 쉘 커버(102)의 외경은 R2에 해당되고 내경은 R2-2*T2에 해당되며, 상기 토출 쉘 커버(103)의 외경은 R3에 해당되고 내경은 R3-2*T3에 해당될 수 있다.

또한, 상기 쉘 본체 두께(T1), 상기 흡입 쉘 두께(T2) 및 상기 토출 쉘 두께(T3)는 서로 동일하게 형성될 수 있다. 이와 같은 수치는 조립공차 및 설계공차 등을 고려하지 않은 값으로 이해될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

상기 리니어 압축기(10)에는, 냉매를 흡입, 토출 또는 주입시킬 수 있는 다수의 파이프(104, 105, 106)가 더 포함된다. 상기 다수의 파이프(104, 105, 106)에는, 흡입 파이프(104), 토출 파이프(105) 및 프로세스 파이프(106)가 포함된다.

상기 흡입 파이프(104)는 냉매가 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입되도록 설치된다. 예를 들어, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 흡입 쉘 커버(102)에 결합될 수 있다.

자세하게는, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 흡입 쉘 커버(102)의 반경방향 중심 측에 축방향으로 관통되어 결합된다. 그에 따라, 냉매는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 축방향으로 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 흡입될 수 있다.

이때, 상기 흡입 쉘 커버(102)는 상기 흡입 파이프(104)와 결합되는 부분이 축방향 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 흡입 쉘 커버(102)의 축방향 외측은 상기 쉘 본체(101)에서 멀어지는 방향으로 이해된다.

상기 토출 파이프(105)는 압축된 냉매가 상기 리니어 압축기(10)에서 배출되도록 설치된다. 예를 들어, 상기 토출 파이프(105)는 상기 쉘 본체(101)의 외주면에 결합될 수 있다.

자세하게는, 상기 토출 파이프(105)는 상기 쉘 본체(101)의 외주면에 반경방향으로 관통되어 결합된다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 축방향으로 유동하면서 압축되고, 압축된 냉매는 상기 토출 파이프(105)를 통하여 반경방향으로 배출될 수 있다.

이때, 상기 토출 파이프(105)는 상기 토출 쉘 커버(103)와 상기 쉘 본체(101)가 겹쳐지는 부분에 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 토출 쉘 커버(103)에는 상기 토출 파이프(105)가 관통되는 토출 파이프 관통홀(1030a)이 형성된다.

상기 프로세스 파이프(106)는 소정의 냉매를 상기 리니어 압축기(10)에 보충하도록 설치된다. 작업자는 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부로 냉매를 주입할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세스 파이프(106)는 상기 쉘 본체(101)의 외주면에 결합될 수 있다.

자세하게는, 상기 프로세스 파이프(106)는 상기 토출 파이프(105)와의 간섭을 피하기 위하여, 상기 토출 파이프(105)와 다른 높이에서 상기 쉘 본체(101)에 결합될 수 있다. 상기 높이는, 바닥면 또는 상기 레그(50)로부터의 수직방향으로의 거리로서 이해된다. 상기 토출 파이프(105)와 상기 프로세스 파이프(106)가 서로 다른 높이에서, 상기 쉘 본체(101)의 외주면에 결합됨으로써, 작업 편의성이 도모될 수 있다.

이때, 상기 프로세스 파이프(105)는 상기 토출 쉘 커버(103)와 상기 쉘 본체(101)가 겹쳐지는 부분에 배치될 수 있다. 그에 따라, 상기 토출 쉘 커버(103)에는, 상기 프로세스 파이프(105)가 관통되는 프로세스 파이프 관통홀(1030b)이 형성된다.

또한, 상기 프로세스 파이프 관통홀(1030b)은 상기 프로세스 파이프(106)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 그에 따라, 상기 프로세스 파이프 관통홀(1030b)은 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 주입된 냉매의 저항으로서 작용할 수 있다.

따라서, 냉매의 유로관점에서, 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여 유입되는 냉매의 유로 크기는, 상기 토출 쉘 커버(103)를 통과하며 작아진다. 그리고, 상기 쉘 본체(101)의 내부공간으로 진입하면서 다시 커질 수 있다.

이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있고, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 냉매가 후술할 피스톤(130)의 내부로 유입되면서, 냉매의 압축성능이 개선될 수 있다. 상기 유분은, 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 수 있다.

이하, 상기 토출 파이프 관통홀(1030a), 상기 프로세스 파이프 관통홀(1030b) 및 상기 터미널 관통홀(1030c)이 형성된 상기 토출 쉘 커버(103)에 대하여 자세하게 설명한다.

도 3, 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 토출 쉘 커버를 도시한 도면이다. 도 3은 상기 토출 쉘 커버(103)의 외측 사시도이고, 도 4는 상기 토출 쉘 커버(103)의 내측 사시도이다. 이때, 외측은 상기 쉘의 외측이고, 내측은 상기 쉘의 내측으로 이해될 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 토출 쉘 커버(103)는 일 측이 개방되고 일 측이 폐쇄된 원통형상으로 마련된다. 자세하게는, 상기 토출 쉘 커버(103)에는, 원통형 측면을 형성하는 제 1 부분(1030), 상기 제 1 부분(1030)의 양 측에서 각각 연장되어 형성된 제 2 부분(1033) 및 제 3 부분(1036)이 포함된다.

상기 제 1 부분(1030), 상기 제 2 부분(1033) 및 상기 제 3 부분(1036)는 일체로 형성되며 설명의 편의상 구분된 구성에 해당될 수 있다. 또한, 상기 제 1 부분(1030), 상기 제 2 부분(1033) 및 상기 제 3 부분(1036)은 각각 제조되어 결합된 구성에 해당될 수 있다.

상기 제 1 부분(1030)은 상기 쉘 본체(101)의 내측면에 접하는 부분에 해당된다. 특히, 상기 제 1 부분(1030)의 외주면은 상기 쉘 본체(101)의 내주면에 밀착될 수 있다.

자세하게는, 상기 제 1 부분(1030)은 축방향으로 상기 토출 쉘 길이(L3)를 갖고, 반경방향으로 토출 쉘 직경(R3)을 갖는다. 특히, 상기 제 1 부분(1030)은 가로 및 세로가 L3 및 R3*π의 길이를 갖는 직사각형 평판을 원통으로 구부려 형성될 수 있다. 이때, 상기 평판의 두께는 상기 토출 쉘 두께(T3)에 해당된다.

또한, 상기 제 1 부분(1030)에는 복수의 개구가 형성된다. 상기 복수의 개구에는, 상기 토출 파이프 관통홀(1030a), 상기 프로세스 파이프 관통홀(1030b) 및 상기 터미널 관통홀(1030c)이 포함된다. 각 관통홀(1030a, 1030b, 1030c)의 크기 및 위치는 설계에 따라 다르게 형성될 수 있다.

이때, 상기 제 1 부분(1030)의 양 단을 외측단부(1031) 및 내측단부(1032)라 한다. 상기 외측단부(1031)는 상기 쉘(101, 102, 103)의 외측에 배치되고, 상기 내측단부(1032)는 상기 쉘(101, 102, 103)의 내측에 배치된다. 즉, 상기 외측단부(1031)는 상기 토출 쉘 커버(103)가 상기 쉘 본체(101)에 결합되는 경우, 상기 쉘(101, 102, 103)의 외부로 노출되는 부분에 해당된다.

상기 제 2 부분(1033)은 상기 토출 쉘 커버(103)의 폐쇄된 측면에 해당된다. 자세하게는, 상기 제 2 부분(1033)은 상기 외측단부(1031)에서 반경방향 내측으로 연장되는 원판 형상으로 마련된다. 즉, 상기 제 2 부분(1033)은 상기 쉘의 토출 측을 폐쇄하는 토출 캡(cap)으로 이해될 수 있다.

또한, 상기 제 2 부분(1033)은 상기 외측단부(1031)에서 소정의 깊이만큼 축방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 부분(1033)에는, 축방향으로 돌출된 제 1 돌출부(1035) 및 제 2 돌출부(1034)가 포함된다.

이때, 상기 제 1 돌출부(1035) 및 상기 제 2 돌출부(1034)는 상기 외측단부(1031)보다 축방향 후방에 위치된다. 즉, 상기 제 2 부분(1033)은 상기 제 1 돌출부(1035) 및 상기 제 2 돌출부(1034)가 상기 외측단부(1031)보다 축방향 전방으로 돌출되지 않도록 함몰되어 형성된다.

그에 따라, 상기 외측단부(1031)는 상기 토출 쉘 커버(103)의 외측단부와 동일한 부분으로 이해될 수 있다.

상기 제 1 돌출부(1035)는 후술할 토출커버(192)와의 간섭을 방지하도록 돌출된다. 그에 따라, 상기 제 1 돌출부(1035)는 상기 토출커버(192)의 상단부와 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 자세하게는, 상기 제 1 돌출부(1035)는 상기 제 2 부분(1033)의 반경방향 중심부에 소정의 직경을 갖는 원형 형상으로 돌출된다.

상기 제 2 돌출부(1034)는 후술할 토출 쉘 지지장치(180)와의 간섭을 방지하도록 돌출된다. 그에 따라, 상기 제 2 돌출부(1034)는 상기 토출 쉘 지지장치(180)와 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 자세하게는, 상기 제 2 돌출부(1034)는 상기 제 1 돌출부(1035)의 하방에 부채꼴 형상으로 형성된다.

특히, 상기 제 2 돌출부(1034)는 하단을 중심으로 원주방향으로 120도 정도로 형성될 수 있다. 이는, 상기 토출 쉘 지지장치(180)가 하단을 중심으로 120도 정도로 설치되기 때문이다. 이때, 상기 제 2 돌출부(1034)는 상기 제 1 돌출부(1035)보다 비교적 적게 돌출되어 형성될 수 있다.

상기 제 3 부분(1036)은 상기 토출 쉘 커버(103)의 개방된 측면에 해당된다. 자세하게는, 상기 제 3 부분(1036)은 상기 내측단부(1032)에서 반경방향 내측으로 연장되어 소정의 개구를 형성한다. 이때, 상기 제 3 부분(1036)에 의해 형성된 개구를 토출 쉘 개구(103a)라 한다.

상기 토출 쉘 개구(103a)는 후술할 토출커버(192)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 토출 쉘 개구(103a)는 상기 토출커버(192)와 반경방향으로 동일선상에 배치될 수 있다.

또한, 도면에 도시되지 않았으나 상기 토출 쉘 개구(103a)는 상기 터미널(108) 또는 후술할 단자부(141d)등 과의 간섭을 회피하기 위한 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 상기 토출 쉘 개구(103a)의 형상은 도 4에서 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 2 부분(1033)이 상기 외측단부(1031)에서 함몰되어 연장된 것과 달리, 상기 제 3 부분(1036)은 상기 내측단부(1032)에서 연장된다. 다르게 말하면, 상기 토출 쉘 커버(103)의 내측단부는 상기 제 3 부분(1036)으로 이해된다. 그에 따라, 상기 토출 쉘 커버(103)의 내측단부는 반경방향 내측으로 연장되어 소정의 개구를 형성하도록 마련되는 것으로 이해될 수 있다.

이하, 상기 쉘 본체(101) 및 상기 쉘 커버(102, 103)에 의해 형성된 내부공간에 배치되는 내부구성에 대하여 자세하게 설명한다. 이하, 상기 리니어 압축기의 내부구성을 압축기 본체라 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리니어 압축기의 내부구성을 분해하여 도시한 도면이고, 도 6은 도 1의 VI-VI'를 따라 절개한 단면을 도시한 도면이다. 도 5에서는 상기 압축기 본체를 보여주기 위해 상기 쉘 및 파이프 등을 생략하고 도시하였다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 리니어 압축기(10)에는, 프레임(110), 실린더(120), 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선 운동하는 피스톤(130) 및 상기 피스톤(130)에 구동력을 부여하는 리니어 모터로서 모터 어셈블리(140)가 포함된다. 상기 모터 어셈블리(140)가 구동하면, 상기 피스톤(130)은 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.

이하, 방향을 정의한다.

"축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉, 도 6에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입 파이프(104)로부터 압축공간(P)을 향하는 방향, 즉 냉매가 유동하는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대방향을 "후방"이라 정의한다. 상기 피스톤(130)이 전방으로 이동할 때, 상기 압축공간(P)은 압축될 수 있다.

반면에, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 6의 세로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤(130)의 중심축에서 멀어지는 방향을 '외측', 가까워지는 방향을 '내측'이라 정의한다. 상기 피스톤(130)의 중심축은, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 쉘(101, 102, 103)의 중심축과 일치할 수 있다.

상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서 이해된다. 상기 프레임(110)에는, 축방향으로 연장되는 프레임 본체(111) 및 상기 프레임 본체(111)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 프레임 플랜지(112)가 포함된다. 이때, 상기 프레임 본체(111)와 상기 프레임 플랜지(112)는 서로 일체로 형성될 수 있다.

상기 프레임 본체(111)의 내부에는 상기 실린더(120)가 수용된다. 예를 들어, 상기 실린더(120)는 상기 프레임 본체(111)의 내측에 압입(壓入, press fitting)될 수 있다. 또한, 상기 실린더(120)는 프레임(110)와 같이 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성될 수 있다.

상기 프레임 플랜지(112)는 상기 프레임 본체(111)의 전단부에서 반경방향으로 연장된다. 상기 프레임 플랜지(112)는 후술할 토출유닛(190)과 결합되는 구조로 이해될 수 있다. 또한, 후술할 상기 아우터 스테이터(141)의 일측부는 상기 프레임 플랜지(112)에 의해 지지된다.

또한, 상기 프레임(110)에는, 상기 실린더(120)로 소정의 냉매를 가이드 하기 위한 가스유로(113)가 포함된다. 상기 가스유로(113)의 일 단은 상기 프레임 플랜지(111)의 전면에 형성되고, 타 단은 상기 실린더(120)의 외주면과 연결된다.

상기 실린더(120)는, 상기 피스톤(130)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다. 또한, 상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축공간(P)이 형성된다.

또한, 상기 가스유로(113)와 접하는 상기 실린더(120)의 외주면에는 반경방향 내측으로 함몰된 가스유입부(121)가 형성된다. 상기 가스유입부(121)는 상기 실린더(120)의 외주면을 따라 형성되고, 축방향으로 이격된 복수 개로 형성될 수 있다. 또한, 상기 가스유입부(121)는 상기 실린더(120)의 내주면, 즉, 상기 피스톤(130)의 외주면까지 연장될 수 있다.

상기 가스유로(113)를 통해 상기 압축공간(P)에서 토출된 냉매 중 일부가 상기 가스유입부(121)로 유동되어, 상기 실린더(120) 및 상기 피스톤(130)으로 유동될 수 있다. 이와 같이 유동된 냉매는, 상기 피스톤(130)에 부상력을 제공하여, 상기 피스톤(130)에 대한 가스 베어링의 기능을 수행한다. 이와 같은 작용에 의하면, 오일을 사용하지 않고도, 토출 냉매의 적어도 일부분을 이용하여 베어링 기능을 수행함으로써, 상기 피스톤(130) 및 상기 실린더(120)의 마모를 방지할 수 있다.

상기 피스톤(130)에는, 대략 원통형상의 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경 방향으로 연장되는 피스톤 플랜지(132)가 포함된다. 상기 피스톤 본체(131)는 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 운동하며, 상기 피스톤 플랜지(132)는 상기 실린더(120)의 외측에서 왕복 운동할 수 있다.

상기 피스톤 본체(131)의 전면부에는, 상기 압축공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공(133)이 형성되며, 상기 흡입공(133)의 전방에는 상기 흡입공(133)을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공된다.

또한, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에는, 소정의 체결부재(136)가 결합되는 체결공(136a)이 형성된다. 자세하게는, 상기 체결공(136a)은 상기 피스톤 본체(131)의 전면부 중심에 위치되고, 상기 체결공(136a)을 감싸도록 복수 개의 흡입공(133)이 형성된다. 또한, 상기 체결부재(136)는 상기 흡입밸브(135)를 관통하여 상기 체결공(136a)에 결합되어, 상기 흡입 밸브(135)를 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에 고정시킨다.

상기 모터 어셈블리(140)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(141), 상기 아우터 스테이터(141)의 내측으로 이격되어 배치되는 이너 스테이터(148) 및 상기 아우터 스테이터(141)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 위치하는 영구자석(146)이 포함된다.

상기 영구자석(146)은, 상기 아우터 스테이터(141) 및 이너 스테이터(148)와의 상호 전자기력에 의하여 직선 왕복 운동할 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(146)은 1개의 극을 가지는 단일 자석으로 구성되거나, 3개의 극을 가지는 다수의 자석이 결합되어 구성될 수 있다.

상기 영구자석(146)은 마그넷 프레임(138)에 설치될 수 있다. 상기 마그넷 프레임(138)은 대략 원통 형상을 가지며, 상기 아우터 스테이터(141)와 이너 스테이터(148)의 사이 공간에 삽입되도록 배치될 수 있다.

상세하게는, 도 6을 기준으로, 상기 마그넷 프레임(138)은 상기 피스톤 플랜지(132)에 결합되어 반경방향 외측으로 연장되며 전방으로 절곡될 수 있다. 이때, 상기 영구자석(146)은 상기 마그넷 프레임(138)의 전방부에 설치될 수 있다. 그에 따라, 상기 영구자석(146)이 왕복 운동할 때, 상기 피스톤(130)은 상기 마그넷 프레임(138)에 의해 상기 영구자석(146)과 함께 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.

상기 아우터 스테이터(141)에는, 코일 권선체(141b, 141c, 141d) 및 스테이터 코어(141a)가 포함된다. 상기 코일 권선체에는, 보빈(141b) 및 상기 보빈의 원주 방향으로 권선된 코일(141c)이 포함된다.

그리고, 상기 코일 권선체에는, 상기 코일(141c)에 연결되는 전원선이 상기 아우터 스테이터(141)의 외부로 인출 또는 노출되도록 가이드 하는 단자부(141d)가 더 포함된다. 상기 단자부(141d)는 상기 프레임(110)을 관통하여 앞서 설명한 터미널(108)과 연결될 수 있다.

상기 스테이터 코어(141a)에는, 복수 개의 라미네이션(lamination)이 원주 방향으로 적층되어 구성된 다수의 코어 블럭이 포함된다. 상기 다수의 코어 블럭은, 상기 코일 권선체(141b, 141c, 141d)의 적어도 일부분을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

상기 아우터 스테이터(141)의 일측에는 스테이터 커버(149)가 제공된다. 즉, 상기 아우터 스테이터(141)의 일측부는 상기 프레임 플랜지(112)에 의하여 지지되며, 타측부는 상기 스테이터 커버(149)에 의하여 지지될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임 플랜지(112)을 체결하기 위한 커버체결부재(149a)가 더 포함된다. 또한, 상기 커버체결부재(149a)가 상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임 플랜지(112)을 체결함에 따라, 상기 아우터 스테이터(141)가 고정될 수 있다. 즉, 상기 커버체결부재(149a)는, 상기 스테이터 커버(149)에서 상기 프레임 플랜지(112)까지 연장되어 마련된다.

상기 이너 스테이터(148)는 상기 프레임 본체(111)의 외주면에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(148)는 복수 개의 라미네이션이 상기 프레임 본체(111)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)에 결합되며, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매로부터 발생되는 소음을 저감하기 위한 흡입 머플러(150)가 더 포함된다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 흡입 머플러(150)를 거쳐 상기 피스톤(130)의 내부로 유동한다. 예를 들어, 냉매가 상기 흡입 머플러(150)를 통과하는 과정에서, 냉매의 유동소음이 저감될 수 있다.

상기 흡입 머플러(150)에는, 다수의 머플러(151, 152, 153)가 포함된다. 상기 다수의 머플러에는, 서로 결합되는 제 1 머플러(151), 제 2 머플러(152) 및 제 3 머플러(153)가 포함된다.

상기 제 1 머플러(151)는 상기 피스톤(130)의 내부에 위치되며, 상기 제 2 머플러(152)는 상기 제 1 머플러(151)의 후측에 결합된다. 그리고, 상기 제 3 머플러(153)는 상기 제 2 머플러(152)를 내부에 수용하며, 상기 제 1 머플러(151)의 후방으로 연장될 수 있다. 냉매의 유동방향 관점에서, 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 상기 제 3 머플러(153), 상기 제 2 머플러(152) 및 상기 제 1 머플러(151)를 차례로 통과할 수 있다. 이 과정에서, 냉매의 유동소음은 저감될 수 있다.

또한, 상기 흡입 머플러(150)에는, 머플러 필터(154)가 더 포함된다. 상기 머플러 필터(154)는 상기 제 1 머플러(151)와 상기 제 2 머플러(152)가 결합되는 경계면에 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 머플러 필터(154)는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 머플러 필터(154)의 외주부는 상기 제 1, 2 머플러(151, 152)의 사이에 지지될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)을 지지하는 서포터(137)가 더 포함된다. 상기 서포터(137)는 상기 피스톤(130)의 후측에 결합되며, 그 내측에는, 상기 머플러(150)가 관통되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 피스톤 플랜지(132), 상기 마그넷 프레임(138) 및 상기 서포터(137)는 체결부재에 의하여 체결될 수 있다.

상기 서포터(137)에는, 밸런스 웨이트(179)가 결합될 수 있다. 상기 밸런스 웨이트(179)의 중량은, 압축기 본체의 운전주파수 범위에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 서포터(137)에는, 후술할 제 1 공진스프링(176a)에 결합되는 스프링지지부(137a)가 결합될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 스테이터 커버(149)에 결합되어 후방으로 연장되되는 리어 커버(170)가 더 포함된다. 상기 리어 커버(170)에는 3개의 지지레그가 포함되며, 상기 3개의 지지레그는 상기 스테이터 커버(149)의 후면에 결합될 수 있다.

또한, 상기 3개의 지지레그와, 상기 스테이터 커버(149)의 후면 사이에는, 스페이서(177)가 위치될 수 있다. 상기 스페이서(177)의 두께를 조절하는 것에 의하여, 상기 스테이터 커버(149)로부터 상기 리어 커버(170)의 후단부까지의 거리를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 리어 커버(170)는 상기 서포터(137)에 스프링 지지될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어 상기 머플러(150)로의 냉매 유입을 가이드 하는 유입 가이드부(156)가 더 포함된다. 상기 유입 가이드부(156)의 적어도 일부분은 상기 흡입 머플러(150)의 내측에 삽입될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)이 공진 운동할 수 있도록 각 고유 진동수가 조절된 복수의 공진 스프링(176a, 176b)이 더 포함된다. 상기 복수의 공진 스프링(176a, 176b)에는, 상기 서포터(137)와 스테이터 커버(149)의 사이에 지지되는 제 1 공진스프링(176a) 및 상기 서포터(137)와 리어 커버(170)의 사이에 지지되는 제 2 공진스프링(176b)이 포함된다.

상기 복수의 공진 스프링(176a, 176b)의 작용에 의하여, 상기 리니어 압축기(10)의 내부에서 왕복 운동하는 구동부의 안정적인 움직임이 수행되며, 상기 구동부의 움직임에 따른 진동 또는 소음 발생을 줄일 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 토출유닛(190) 및 토출 밸브 어셈블리(160)가 포함된다.

상기 토출유닛(190)은 상기 압축공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(D)을 형성한다. 상기 토출유닛(190)에는, 토출커버(192), 토출 플래넘(191) 및 고정링(193)이 포함된다.

상기 토출커버(192)는 상기 프레임(110)과 결합된다. 특히, 상기 토출커버(192)는 상기 프레임 플랜지(112)의 전면에 결합된다. 자세하게는, 상기 토출커버에는 상기 프레임 플랜지(112)의 전면에 결합되는 커버 플랜지부(1920) 및 상기 커버 플랜지부(1920)에서 축방향 전방으로 연장되는 챔버부(1922)가 포함된다.

이때, 상기 커버 플랜지부(1920)는 상기 프레임 플랜지(112)의 전면보다 적은 면적으로 구비될 수 있다. 즉, 상기 프레임 플랜지(112)의 전면 중 적어도 일부는 상기 쉘(101, 102, 103)의 내부에 노출될 수 있다. 이에 대해서는 자세하게 후술한다.

상기 토출 플래넘(191)은 상기 토출커버(192)의 내측에 결합된다. 특히, 상기 토출커버(192)와 상기 토출 플래넘(191)의 결합에 의해, 복수의 토출공간(D)이 형성된다. 상기 압축공간(P)에서 토출된 냉매는 상기 복수의 토출공간(D)을 차례로 통과할 수 있다.

상기 고정링(193)은 상기 토출 플래넘(191)의 내측에 결합된다. 이때, 상기 고정링(193)은 상기 토출 플래넘(191)을 상기 토출커버(192)에 고정시키는 기능을 한다.

상기 토출 밸브 어셈블리(160)는 상기 토출유닛(190)의 내측에 결합되며, 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매를 상기 토출공간(D)으로 토출시킨다. 또한, 상기 토출밸브 어셈블리(160)에는, 토출 밸브(161) 및 상기 토출 밸브(161)를 상기 실린더(120)의 전단에 밀착되는 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링 조립체(163)를 포함할 수 있다.

상기 스프링 조립체(163)에는, 판 스프링 형태의 밸브 스프링(164)과, 상기 밸브 스프링(164)의 가장자리에 위치되어 상기 밸브 스프링(164)을 지지하는 스프링 지지부(165)와, 상기 스프링 지지부(165)의 외주면에 끼워지는 마찰링(166)이 포함된다.

상기 토출 밸브(161)의 전면 중앙부는 상기 밸브 스프링(164)의 중앙에 고정 결합된다. 또한, 상기 토출 밸브(161)의 후면은 상기 밸브 스프링(164)의 탄성력에 의하여 상기 실린더(120)의 전면에 밀착된다.

상기 압축공간(P)의 압력이 토출 압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(164)이 상기 토출 플래넘(191)쪽으로 탄성 변형된다. 그리고, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전단부로부터 이격되어, 냉매가 상기 압축공간(P)에서 상기 토출 플래넘(191)의 내부에 형성되는 토출공간(D)으로 토출될 수 있다.

즉, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면에 지지되는 경우 상기 압축공간(P)은 밀폐된 상태를 유지하며, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면으로부터 이격되는 경우 상기 압축공간(P)은 개방되어, 상기 압축공간(P) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.

이때, 상기 압축공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해될 수 있다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축공간(P)의 일 측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축공간(P)의 타 측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대 측에 제공될 수 있다.

상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 직선 왕복 운동하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 냉매의 흡입 압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어, 냉매는 상기 압축공간(P)으로 유입된다.

반면, 상기 압축공간(P)의 압력이 냉매의 흡입 압력 이상이 되면, 상기 흡입 밸브(135)가 닫히고, 상기 피스톤(130)의 전진에 의하여 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.

한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출공간(D) 내의 압력(토출 압력)보다 커지면, 상기 밸브 스프링(164)이 전방으로 변형되면서 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)로부터 분리된다. 그리고, 상기 압축공간(P) 내부의 냉매는 상기 토출 밸브(161)와 실린더(120)의 이격된 공간을 통하여 상기 토출공간(D)으로 토출된다.

상기 냉매의 토출이 완료되면, 상기 밸브 스프링(164)은 상기 토출 밸브(161)에 복원력을 제공하여, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전단에 다시 밀착된다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는 커버 파이프(195)가 더 포함될 수 있다. 상기 커버 파이프(195)는 상기 토출유닛(190)으로 유동된 냉매를 외부로 배출시킨다. 이때, 상기 커버 파이프(195)의 일 단은 상기 토출커버(192)에 결합되고, 타 단은 상기 토출 파이프(105)에 결합된다. 또한, 상기 커버 파이프(195)는, 적어도 일부분이 플렉서블한 재질로 구성되며, 상기 쉘 본체(101)의 내주면을 따라 라운드지게 연장될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 프레임(110)과, 상기 프레임(110) 주변의 부품간의 결합력을 증대하기 위한 다수의 실링부재가 포함된다. 상기 다수의 실링부재는 링 형상을 가질 수 있다.

상세하게는, 상기 다수의 실링부재에는, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)가 결합되는 부분에 구비되는 제 1 실링부재(129a), 상기 프레임(110)과 상기 인너 스테이터(148)가 결합되는 부분에 구비되는 제 2 실링부재(129b) 및 상기 토출커버(192)이 결합되는 부분에 구비되는 제 3 실링부재(129c)가 포함될 수 있다.

또한, 상기 리니어 압축기(10)에는, 상기 압축기 본체를 상기 쉘(101, 102, 103)의 내측에 고정시키는 지지장치(180, 185)가 포함된다. 상기 지지장치에는, 상기 흡입 쉘 커버(102)에 결합되는 흡입 쉘 지지장치(185) 및 상기 토출 쉘 커버(103)에 결합되는 토출 쉘 지지장치(180)가 포함된다.

상기 흡입 쉘 지지장치(185)에는, 원형의 판 스프링 형상으로 마련되는 흡입 스프링(186) 및 상기 흡입 스프링(186)의 중심부에 끼워지는 흡입 스프링 지지부(187)가 포함된다.

상기 흡입 스프링(186)의 외측 가장자리는 체결 부재에 의하여 상기 리어 커버(170)의 후면에 고정될 수 있다. 상기 흡입 스프링 지지부(187)는 상기 흡입 쉘 커버(102)의 중앙에 배치되는 커버 지지부(102a)에 결합된다. 그에 따라, 상기 압축기 본체의 후단이 상기 흡입 쉘 커버(102)의 중심부에서 탄성 지지될 수 있다.

또한, 상기 흡입 쉘 커버(102)의 내측 가장자리에는 흡입 스토퍼(102b)가 구비될 수 있다. 상기 흡입 스토퍼(102b)는 상기 리니어 압축기(10)의 운반 중 발생하는 흔들림, 진동 또는 충격 등에 의하여, 상기 압축기의 본체, 특히 모터 어셈블리(140)가 상기 쉘(101, 102, 103)에 부딪혀 파손되는 것을 방지하는 구성으로서 이해된다.

특히, 상기 흡입 스토퍼(102b)는, 상기 리어 커버(170)에 인접하게 위치될 수 있다. 그에 따라, 상기 리니어 압축기(10)에 흔들림이 발생하는 경우, 상기 리어 커버(170)가 상기 흡입 스토퍼(102b)에 간섭됨으로써 상기 모터 어셈블리(140)로 직접 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있다.

상기 토출 쉘 지지장치(180)에는, 반경방향으로 연장된 한 쌍의 토출 지지부(181)가 포함된다. 상기 토출 지지부(181)의 일 단은 상기 토출커버(192)에 고정되고, 타 단은 상기 토출 쉘 커버(103)의 내주면에 밀착된다. 그에 따라, 상기 토출 지지부(181)는 반경방향으로 상기 압축기 본체를 지지할 수 있다.

예를 들어, 상기 한 쌍의 토출 스프링(181)은 바닥면과 가장 인접한 하단부를 중심으로 원주방향으로 서로 90 내지 120도 범위의 각도로 벌어진 상태로 배치된다. 즉, 상기 압축기 본체의 하부를 2점 지지할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 토출 쉘 커버(103)에는 상기 토출 스프링(181)에 대응되는 제 2 돌출부(1034)가 형성된다.

또한, 상기 토출 쉘 지지장치(180)에는 축방향으로 설치되는 토출 스프링(미도시)이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 토출 스프링(미도시)은 상기 토출커버(192)의 상단부와 상기 토출 쉘 커버(103)의 제 1 돌출부(1035)의 사이에 배치될 수 있다.

도 7은 도 6의 A부분을 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 토출 쉘 커버(103)는 상기 프레임(110)와 인접하게 배치될 수 있다. 자세하게는, 상기 토출 쉘 커버(103)는 상기 프레임 플랜지(112)의 전면과 인접하도록 연장된다. 이때, 상기 프레임 플렌지(112)의 전면을 프레임 열교환면(1125)이라 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 토출 쉘 커버(103)는 축방향으로 비교적 긴 길이에 해당되는 토출 쉘 길이(L3)를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 상기 토출 쉘 길이(L3)는 상기 흡입 쉘 길이(L2)의 2배 이상으로 마련될 수 있으며(L3 > L2*2), 상기 쉘 본체 길이(L1)의 0.25배 이상으로 마련될 수 있다(L3 > L1*0.25). 이와 같은 수치는 종래의 리니어 압축기에 비하여 매우 긴 길이에 해당된다.

즉, 본 발명의 사상에 따른 리니어 압축기(10)의 토출 쉘 길이(L3)는 매우 긴 길이로 마련된다. 특히, 상기 토출 쉘 커버(103)가 외부로 노출되는 부분은 동일하기 때문에, 상기 토출 쉘 커버(103)와 상기 쉘 본체(101)가 겹쳐지는 부분이 길게 마련된다.

이때, 상기 토출 쉘 커버(103)와 상기 쉘 본체(101)가 겹쳐지는 부분의 두께는 상기 토출 쉘 두께(T3)와 상기 쉘 본체 두께(T1)가 합쳐진 값에 해당된다(T3+T1). 즉, 상기 쉘(101, 102, 103)의 적어도 일부가 비교적 두껍게 구비될 수 있다.

그에 따라, 상기 쉘(101, 102, 103)의 강성이 보강되고, 고유주파수가 증가될 수 있다. 또한, 쉘 표면 가속도가 저감되어 소음이 저감될 수 있다. 자세하게는, 상기 압축기 본체의 진동이 상기 쉘(101, 102, 103)에 의해 외부로 잘 전달되지 않는 효과가 있다.

또한, 이와 같은 토출 쉘 길이(L3)는 상기 프레임 열교환면(1125)과 상기 토출 쉘 커버(103)의 외측단부(1031)와의 축방향 거리에 대응될 수 있다. 자세하게는, 상기 토출 쉘 길이(L3)는 상기 프레임 열교환면(1125)과 상기 토출 쉘 커버(103)의 외측단부(1031)와의 축방향 거리보다는 조금 작게 형성될 수 있다.

즉, 상기 토출 쉘 커버(103)의 내측단부는 상기 프레임 열교환면(1125)과 소정의 거리로 이격되어 배치된다. 예를 들어, 이격된 거리는 상기 토출 쉘 커버(103)의 토출 쉘 두께(T3)보다 작을 수 있다.

그에 따라, 상기 토출 쉘 커버(103)는 상기 프레임(110)의 스토퍼 기능을 할 수 있다. 자세하게는, 상기 토출 쉘 커버(103)와 이격된 거리 만큼 상기 프레임(110)의 이동거리가 제한될 수 있다. 예를 들어, 상기 리니어 압축기(10)가 이동되는 경우 외부의 충격 등에 의해 압축기 본체가 흔들릴 수 있다. 이때, 상기 프레임(110)이 상기 토출 쉘 커버(103)에 접하여 더이상 진동되지 않을 수 있다.

이때, 상기 토출 쉘 커버(103)의 내측단부는 상기 제 3 부분(1036)에 해당된다. 그에 따라, 상기 제 3 부분(1036)과 상기 프레임 열교환면(1125)은 소정의 거리로 이격되어 배치된다. 다시 말하면, 상기 제 3 부분(1036)과 상기 프레임 열교환면(1125) 사이에는 소정의 유로가 형성된다. 이에 대하여 자세하게 후술한다.

도 8은 도 7의 B부분과 함께 냉매의 유동을 도시한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 부분(1036)과 상기 프레임 열교환면(1125) 사이에는 제 1 유로(A)가 형성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 유로(A)는 상기 토출 쉘 커버(103)의 내측단부와 상기 프레임 열교환면(1125)이 이격되어 형성된다. 이때, 상기 제 1 유로(A)의 폭은 상기 토출 쉘 커버(103)의 토출 쉘 두께(T3)보다 작을 수 있다.

또한, 상기 제 3 부분(1036)은 반경방향으로 연장되어 형성된다. 자세하게는, 상기 제 3 부분(1036)은 유로길이(H)만큼 반경방향으로 연장된다, 이때, 상기 유로길이(H)는 상기 제 3 부분(1306)이 반경방향으로 최대로 연장된 길이를 의미한다.

이때, 상기 제 3 부분(1036)은 상기 토출커버(192)와 소정의 거리로 이격된다. 자세하게는, 상기 제 3 부분(1036)은 상기 커버 플랜지부(1920)와 반경방향으로 동일선상에 위치되고, 상기 커버 플랜지부(1920)와 소정의 거리로 이격된다. 다시 말하면, 상기 토출 쉘 개구(103a)는 상기 커버 플랜지부(1920)의 반경방향 외측에 형성된다.

이와 같이, 상기 제 3 부분(1036)과 상기 커버 플랜지부(1920)의 사이에는 상기 제 1 유로(A)와 연통되는 제 2 유로(B)가 형성된다. 자세하게는, 상기 제 1 유로(A)는 반경방향으로 연장되고, 상기 제 2 유로(B)는 축방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 2 유로(B)는 상기 토출 쉘 개구(103a)의 일부로 이해될 수 있다. 이때, 상기 제 2 유로(B)의 폭은 상기 토출 쉘 커버(103)의 토출 쉘 두께(T3)보다 작을 수 있다.

또한, 상기 제 1 유로(A)와 상기 제 2 유로(B)의 폭은 상기 프레임 플랜지(112)의 외측면과 상기 쉘 본체(101)의 내측면 사이의 거리보다 작을 수 있다.

즉, 상기 제 1 유로(A)와 상기 제 2 유로(B)는 매우 적은 폭으로 형성된다. 그에 따라, 상기 제 1 유로(A)와 상기 제 2 유로(B)를 유동하는 냉매의 유속이 증가되고, 상기 프레임(110)의 방열이 효과적으로 발생될 수 있다.

자세하게는, 상기 피스톤(130)의 왕복운동에 따라 상기 쉘(101, 102, 103)의 내부에 수용된 냉매가 유동될 수 있다. 이때, 냉매는 상기 제 1 유로(A)와 상기 제 2 유로(B)를 통해 상기 프레임 플랜지(112)의 전후방으로 유동될 수 있다.

예를 들어, 냉매는 상기 프레임 플랜지(112)의 외측면에서 상기 제 1 유로(A) 및 상기 제 2 유로(B)를 통해 상기 토출커버(192) 측으로 유동될 수 있다. 또한, 냉매는 상기 토출커버(192)의 외측에서 상기 제 2 유로(B) 및 상기 제 1 유로(A)를 통해 상기 프레임 플랜지(112)의 외측면으로 유동될 수 있다.

이때, 상기 제 1 유로(A)와 상기 제 2 유로(B)의 폭이 좁기 때문에, 동일한 양의 냉매가 유동되기 위해 상기 제 1 유로(A)와 상기 제 2 유로(B)에서 냉매의 유속이 빨라진다. 이때, 대류 열전달 계수는 유속에 비례하기 때문에, 유속이 빨라질 수록 대류 열전달량이 커진다. 즉, 상기 프레임 플렌지(112)에서 냉매로 대류되는 열량이 커지며, 상기 프레임(110)이 효과적으로 방열될 수 있다.

또한, 상기 프레임(110)에서 효과적으로 방열이 발생됨에 따라, 상기 프레임(110)의 내부에 배치된 상기 실린더(120) 및 상기 피스톤(110)로 전달되는 열이 적어진다. 그에 따라, 흡입 냉매의 온도가 상승되는 것이 방지되고, 압축효율이 개선되는 효과가 있다.

10 : 압축기 101 : 쉘 본체
102 : 흡입 쉘 커버 103 : 토출 쉘 커버
112 : 프레임 플랜지 192 : 토출커버
1030 : 제 1 부분 1033 : 제 2 부분
1036 : 제 3 부분 1125 : 프레임 열교환면
1920 : 커버 플랜지부

Claims

내부공간을 형성하는 쉘; 및
상기 내부공간에 배치되는 압축기 본체;가 포함되고,
상기 쉘에는,
양 단이 개방된 쉘 본체; 및
상기 쉘 본체의 양 단에 각각 결합되어 상기 내부공간을 폐쇄하는 흡입 쉘 커버 및 토출 쉘 커버;가 포함되고,
상기 토출 쉘 커버에는,
축방향으로 연장되어, 상기 쉘 본체의 내측면에 밀착되는 제 1 부분;
상기 제 1 부분의 일 측에서 반경방향으로 연장되어 상기 내부공간의 일 측을 폐쇄하는 제 2 부분;
상기 제 1 부분의 타 측에서 반경방향으로 연장되어, 토출 쉘 개구를 형성하는 제 3 부분;이 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기 본체에는,
실린더가 내측에 수용되는 프레임; 및
상기 프레임과 결합되는 토출커버;가 포함되고,
상기 제 2 부분은 상기 토출커버의 축방향 전방에 위치되고,
상기 제 1 부분은 상기 토출커버의 반경방향 외측에 배치되고, 상기 프레임의 일 측까지 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 2 항에 있어서,
상기 토출커버에는,
상기 프레임의 전면에 결합되는 커버 플랜지부; 및
상기 커버 플랜지부에서 축방향 전방으로 연장되는 챔버부;가 포함되고,
상기 제 3 부분은 상기 커버 플랜지부와 반경방향 동일선상에 위치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 3 항에 있어서,
상기 토출 쉘 개구는 상기 커버 플랜지부의 형상과 대응되도록, 상기 커버 플랜지부의 반경방향 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기 본체에는,
압축공간(P)을 형성하는 실린더가 내측에 수용되는 프레임 본체; 및
상기 프레임 본체에서 반경방향 외측으로 연장된 프레임 플랜지;가 포함되고,
상기 프레임 플랜지에는, 상기 압축공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(D)을 형성하는 토출유닛과 결합되는 프레임 열교환면이 구비되고,
상기 제 3 부분은 상기 프레임 열교환면과 축방향으로 이격되어 냉매가 유동되는 제 1 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 5 항에 있어서,
상기 토출유닛에는,
상기 열교환면에 결합되는 커버 플랜지부; 및
상기 커버 플랜지부에서 축방향 전방으로 연장되는 챔버부;가 포함되고,
상기 제 3 부분은 상기 커버플랜지부와 반경방향으로 이격되어 상기 제 1 유로와 연통되어 냉매가 유동되는 제 2 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 6 항에 있어서,
상기 토출 쉘 커버는 토출 쉘 두께(T3)를 갖고,
상기 제 1 유로 및 상기 제 2 유로의 폭은 상기 토출 쉘 두께(T3)보다 작은 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 유로 및 상기 제 2 유로의 폭은 상기 프레임 플랜지의 외측면과 상기 쉘 본체의 내측면 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 부분은 양 단이 개방된 원통 형상으로 마련되고,
상기 양 단에는,
상기 쉘의 외측에 배치되는 외측단부; 및
상기 쉘 본체의 내측에 배치되는 내측단부;가 포함되고,
상기 외측단부는 상기 제 2 부분에 의해 폐쇄되고, 상기 내측단부에는 상기 제 3 부분이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 9 항에 있어서,
상기 제 2 부분은 상기 외측단부에서 함몰되어 형성되고,
상기 제 3 부분은 상기 내측단부에서 구부러져 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 부분에는 복수의 개구가 형성되고,
상기 복수의 개구에는,
토출 파이프가 관통되는 토출 파이프 관통홀;
프로세스 파이프가 관통되는 프로세스 파이프 관통홀; 및
외부전원과 연결되는 터미널에 대응되는 터미널 관통홀;이 포함되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 내부공간으로 냉매가 유입되도록, 상기 흡입 쉘 커버에 결합되는 흡입 파이프;
상기 내부공간에서 압축된 냉매가 토출되도록, 상기 쉘 본체에 결합되는 토출 파이프;가 더 포함되고,
상기 토출 파이프는 상기 토출 쉘 커버를 관통하여 상기 쉘 본체의 외측으로 연장되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 압축기 본체에는 피스톤에 구동력을 부여하는 모터 어셈블리가 포함되고,
상기 쉘 본체에는 상기 모터 어셈블리와 연결되는 터미널이 설치되고,
상기 토출 쉘 커버에는 상기 터미널에 대응되는 터미널 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 쉘 본체는 축방향으로 쉘 본체 길이(L1)로 형성되고,
상기 토출 쉘 커버는 축방향으로 토출 쉘 길이(L3)로 형성되며,
상기 토출 쉘 길이(L3)는 상기 쉘 본체 길이(L1)의 0.25배 이상인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
제 1 항에 있어서,
상기 흡입 쉘 커버는 축방향으로 흡입 쉘 길이(L2)로 형성되고,
상기 토출 쉘 커버는 축방향으로 토출 쉘 길이(L3)로 형성되며,
상기 토출 쉘 길이(L3)는 상기 흡입 쉘 길이(L2)의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.