KR100624818B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 압축기는 토출 파이프 중에서 진동량이 큰 부분에 코일 웨이트가 복수회 감겨, 복수회 감긴 코일 웨이트부가 진동량이 큰 부분의 메스를 추가한 역할을 함에 따라, 토출 파이프를 원하는 주파수로 조정 할 수 있고, 토출 파이프를 복수회 감을 필요가 없게 되어, 압축기의 내부 공간을 효율적으로 활용 할 수 있고, 불량률을 최소화하며, 비용이 저감되는 이점이 있다.

압축기, 리니어 모터, 쉘, 압축부, 토출 파이프, 코일 웨이트

Description

리니어 압축기{Linear compressor}

도 1은 종래 기술에 따른 압축기 일예의 상면이 개방된 사시도,

도 2는 도 1에 A-A선 확대 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기 일실시예의 내부 구성이 도시된 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기 일실시예의 상면이 개방된 사시도,

도 5는 도 4에 도시된 B부 확대 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50: 쉘 60: 압축부

62: 실린더 65: 토출 밸브 어셈블리

80: 피스톤 83: 흡입 밸브

100: 리니어 모터 122: 토출 파이프

124,126: 진동량 큰 부분 128: 진동량 작은 부분

130: 코일 웨이트

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 토출 파이프 중에서 진동량이 큰 부분에 코일 웨이트가 복수회 감긴 리니어 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기체를 압축시켜 그 압력을 높이는 기계적 장치로서, 크게 포지티브 디스플레이스먼트(positive displacement)형과 다이내믹(dynamic)형의 둘로 나눌 수 있다.

디스플레이스먼트형 압축기의 대표적인 예로는 리니어 압축기 등의 왕복(往復) 피스톤식 압축기가 있으며, 이 압축기는 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동과 밸브의 개폐(開閉)에 따라 공기를 흡입하여 압축 후 배출하는 사이클로 이루어져 있다. 이 형태는 일반적으로 유량(流量)보다는 높은 압력이 필요할 때 많이 사용된다.

다이내믹형의 압축기는 회전차(回轉差)를 아주 빠른 속도로 회전시켜, 이때 얻어지는 큰 유동속도(流動速度)로 인한 운동량으로 기체의 압력을 상승시키는 장치인데, 큰 유량이 필요할 때 많이 사용된다.

다이내믹형 압축기는 원심형(遠心型)과 축류형(軸流型)으로 다시 나눌 수 있으며, 대형 공업용 압축기 및 가스 터빈 엔진용 압축기로부터 승용차용 터보 차저의 압축기에 이르기까지 그 크기와 용도가 다양하다. 이 외에도 두 개의 스크루가 맞물린 공간 내의 기체를 회전에 의하여 압축시키는 스크루 압축기, 또 두 개의 나선형(螺旋形) 홈 사이의 기체를 회전에 의해 압축시키는 스크롤 압축기 등 여러 다른 형태가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 압축기 일예의 상면이 개방된 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 루프 파이프의 확대 단면도이다.

종래 기술에 따른 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 쉘(2,shell)과, 상기 쉘의 내부에 완충 가능하게 설치되어 냉매가스 등의 유체(이하, ‘유체’라 칭함)를 흡입한 후 압축하여 토출하는 압축부(10)와, 상기 압축부(10)의 토출측에 연결되어 상기 압축부(10)에서 압축된 유체를 외부로 토출함과 아울러 압축부에서 발생된 진동을 저감시키는 루프 파이프(20)를 포함하여 구성된다.

상기 쉘(2)은 상면이 개방된 하부 쉘(3)과, 상기 하부 쉘(3)의 상면을 덮는 상부 쉘(4)을 포함하여 구성된다.

상기 쉘(2)은 유체가 흡입되기 위한 흡입 파이프(5)가 일측에 관통되게 설치된다.

상기 쉘(2)은 타측에 상기 루프 파이프(20)가 관통되게 설치된다.

상기 루프 파이프(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압축부(10)에서 압축된 유체가 외부로 토출되도록 안내하는 토출 파이프(22)와, 상기 토출 파이프(22)의 외주면에 감긴 코일 웨이트(24)를 포함하여 구성된다.

상기 루프 파이프(20)는 진동 발생량이 다른 부분 보다 큰 부분(26,28)을 적어도 2회 이상 감는 것에 의해 메스(mass) 추가 역할을 하도록 함에 따라 강성을 감소시켜 외부로 전달되는 진동을 최소토록 한다.

그러나, 종래 기술에 따른 압축기는 상기 루프 파이프(20) 중에서 2회 이상 감기는 부분(26,28)이 소정 공간을 차지하게 되므로, 상기 쉘(2)과 간섭되어 불량을 발생시킬 수 있고, 루프 파이프(20)를 2회 이상 감는 별도의 추가 공정이 필요 하게 되므로, 작업성이 복잡하고 비용이 증대되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축기의 내부 공간을 효율적으로 활용 할 수 있고, 불량률을 최소화하며, 비용이 저감되는 리니어 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기는 쉘과; 상기 쉘의 내부에 진동 가능하게 설치되고 리니어 모터에 의해 직선 왕복되는 피스톤이 실린더의 내부로 직선 운동하면서 유체를 압축하는 리니어 압축부와; 상기 리니어 압축부에 연결되어 상기 리니어 압축부에서 압축된 유체가 토출되는 토출 파이프와; 상기 토출 파이프에 감긴 코일 웨이트를 포함하여 구성되고, 상기 코일 웨이트는 상기 토출 파이프 중에서 상기 리니어 압축부의 진동 방향과 수직한 면상에 위치하는 부분에 복수회 감긴 것을 특징으로 한다.

상기 토출 파이프는 상기 리니어 압축부의 진동 방향과 수직한 면상에 위치하는 부분이 360° 미만으로 구부려진 것을 특징으로 한다.

상기 코일 웨이트는 상기 리니어 압축부의 진동 방향과 수직한 면상에 위치하는 부분 이외의 부분에 1회 감긴 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 리니어 압축기는 쉘과; 상기 쉘의 내부에 진동 가능하게 설치되고 리니어 모터에 의해 직선 왕복되는 피스톤이 실린더의 내부로 직선 운동하면서 유체를 압축하는 리니어 압축부와; 상기 리니어 압축부에 연결되어 상기 리니어 압축부에서 압축된 유체가 토출되는 토출 파이프와; 상기 토출 파이프에 감긴 코일 웨이트를 포함하여 구성되고, 상기 코일 웨이트는 상기 토출 파이프 중에서 진동량이 큰 부분에 복수회 감긴 것을 특징으로 한다.

상기 토출 파이프는 상기 진동량이 큰 부분이 360° 미만으로 구부려진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기 일실시예의 내부 구성이 도시된 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기 일실시예의 상면이 개방된 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 B부 확대 단면도이다.

본 실시예에 따른 리니어 압축기는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 쉘(50)의 내부에 압축부(60)가 진동 가능하게 설치된다.

상기 쉘(50)은 하부 쉘(51)과, 상기 하부 쉘(51)의 상측을 덮는 상부 쉘(52)로 구성되어, 하부 쉘(51)과 상부 쉘(52)의 내측에 밀폐 공간이 형성되고, 냉매 가스 등의 유체(이하, ‘유체’라 칭함)가 상기 쉘(50) 내부로 흡입되도록 흡입 파이프(53)가 관통되게 설치된다.

상기 압축부(60)는 상기 쉘(50)의 내부에 설치된 제 1 댐퍼(61a)에 후방부가 올려지고, 상기 쉘(50)의 내부에 설치된 제 2 댐퍼(61b)에 전방부가 올려져 상기 쉘(50)에 완충 가능하게 지지된다.

상기 압축부(60)는 실린더(62)가 구비된 실린더 블록(64)과, 흡입파이프(71) 가 구비된 백 커버(72)와, 상기 실린더(62)로 직선 왕복 가능하게 배치된 피스톤(80)과, 상기 피스톤(80)을 상기 실린더(62)로 직선 왕복 시키도록 구동력을 발생하는 리니어 모터(100)를 포함하여 구성된다.

상기 실린더(62)의 전방에는 상기 피스톤(80)과의 사이에 압축실(C)을 형성하고, 상기 압축실(C) 내부의 유체가 소정 압력 이상으로 압축되면, 압축된 유체를 상기 루프 파이프(54)로 토출시키는 토출 밸브 어셈블리(65)가 장착된다.

상기 토출 밸브 어셈블리(65)는 상기 실린더(62)의 선단을 개폐하기 위한 토출 밸브(66)와, 상기 토출 밸브(66)가 토출 스프링(67)으로 탄지되고 일측에 유체 토출홀(68a)이 형성된 내측 토출 커버(68)와, 상기 내측 토출 커버(68)와의 사이에 유로가 형성된 외측 토출 커버(69)와, 상기 외측 토출 커버(69)에 장착되는 연결 파이프(70)를 포함하여 구성된다.

상기 피스톤(80)은 유체가 유입되는 유체 흡입 유로(81)가 길이 방향으로 형성되고, 그 선단에 상기 유체 흡입 유로(81) 보다 협소한 흡입 포트(82)가 형성되며, 그 선단면에 상기 흡입 포트와 압축실 내의 압력차에 의해 개폐되는 흡입 밸브(83)가 설치된다.

상기 피스톤(80)의 후단에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 모터(100)가 연결되기 위한 플랜지(84)가 형성된다.

상기 피스톤(80)의 후단측에는 상기 백 커버(72)의 흡입파이프(71)로 흡입된 유체를 상기 피스톤(80)의 유체 흡입 유로(81)로 안내함과 아울러 소음을 저감시키는 머플러(97)가 설치된다.

상기 리니어 모터(100)는 상기 실린더 블록(64)에 설치된 아우터 코어(101)와, 상기 아우터 코어(101)에 설치된 보빈(102)과, 상기 보빈(102)에 권선된 코일(103)과, 상기 아우터 코어(101)와 일정 공극을 갖도록 상기 실린더 블록(64)에 설치된 이너 코어(104)와, 상기 코일(103) 주변에 형성된 자기력에 의해 직선 왕복되도록 상기 아우터 코어(101)와 이너 코어(104)의 사이에 위치된 마그네트(105)와, 상기 마그네트(105)가 장착되고 상기 피스톤(80)의 플랜지(87)에 결합되어 상기 피스톤(80)에 직선 운동력을 전달하는 마그네트 프레임(106)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 압축부(60)는 상기 아우터 코어(91)의 옆에 배치되는 스테이터 커버(110)와, 상기 백 커버(72)와의 사이에 제 1 스프링(112)이 배치되고 상기 스테이터 커버(110)와의 사이에 제 2 스프링(114)이 배치된 스프링 서포터(116)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제 1 스프링(112) 및 제 2 스프링(114)은 상기 피스톤(80)이 왕복 운동될 때 가진되도록 탄성력을 제공하는 것으로, 상기 리니어 모터(100)에서 발생된 에너지를 저장하였다가 상기 피스톤(80)에 돌려준다.

상기 스프링 서포터(116)는 상기 피스톤(80)의 플랜지(87)측에 체결볼트 등의 체결수단으로 고정된다.

한편, 상기 압축기는 상기 압축부(60)에서 압축된 유체를 상기 쉘(50)의 외부로 토출시킴과 아울러 상기 압축부(60)에서 발생된 진동을 저감시키는 토출수단(120)을 더 포함하여 구성된다.

상기 토출수단(120)은 상기 압축부(60)에 연결되어 상기 압축부(60)에서 압축된 유체가 토출되는 토출 파이프(122)와; 상기 토출 파이프(122)에 감겨 상기 토출 파이프(122)의 진동을 저감시키는 코일 웨이트(130)를 포함하여 구성된다.

상기 토출 파이프(122)는 일단이 상기 압축구(60) 특히, 상기 토출 밸브 어셈블리(65)의 연결 토출 파이프(70)에 연결되고, 타단이 상기 쉘(50)의 외부에 위치되며, 상기 쉘(50)을 관통하여 배치된다.

상기 토출 파이프(122)는 도 5에 도시된 바와 같이, 구부림 각(α°)이 360°미만이 되게 구부려지고, 코일 형상으로 2회 이상 감기는 부분이 없게 된다.

즉, 상기 토출 파이프(122)는 진동량이 많은 부분인, 상기 압축부(60)의 진동 방향(C)과 수직한 면상(D)에 위치하는 부분(124,126)도 360° 미만으로 구부려지고, 상대적으로 진동량이 적은 부분인, 상기 압축부(60)의 진동 방향과 수직한 면상에 위치하는 부분(124,126)의 이외 부분(128)도 360° 미만으로 구부려진다.

상기 코일 웨이트(130)는 메스(mass) 역할을 하는 것으로서, 상기 토출 파이프(122) 중에서 진동량이 큰 부분(124,126)에 복수회 감겨 진동량이 큰 부분(124,126)의 고유 주파수를 낮게 조정한다.

즉, 상기 코일 웨이트(130)는 상기 토출 파이프(122) 중에서 상기 압축부(60)의 진동 방향(C)과 수직한 면상(D)에 위치하는 부분(124,126)에 적어도 2회 이상 복수회 감기고, 상기 압축부(60)의 진동 방향(C)과 수직한 면상(D)에 위치하는 부분(124,126)의 이외 부분(128)에 1회만 감긴다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 리니어 모터(100)의 구동시 상기 피스톤(80)을 실린더(62) 내부를 직선 왕복하게 되고, 상기 흡입밸브(94)와 토출밸브(112)는 상기 피스톤(80)의 직선 왕복 운동에 따른 압력차에 의해 개폐 작동되며, 상기 고정 셀(50)의 내부의 유체는 상기 압축실(C)로 흡입되어 압축된 후 상기 토출 밸브 어셈블리(65)와 토출 파이프(122)를 통해 외부로 토출된다.

한편, 상기 피스톤(80)의 진퇴시 상기 압축부(60)는 상기 피스톤(84)이 직선 왕복되는 방향(A)으로 진동이 발생되게 되고, 상기 토출 파이프(122) 중에서 상기 압축부(60)의 진동 방향(C)과 수직한 면상(D)에 위치하는 부분(124,126)은 다른 부분(128) 보다 진동이 크게 작용 되나, 상기 압축부(60)의 진동 방향(C)과 수직한 면상(D)에 위치하는 부분(124,126)은 상기 2회 이상 감긴 코일 웨이트(130)에 의해 메스가 증대된 상태이므로, 그 강성은 감소되고, 진동은 최소화된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기는 토출 파이프 중에서 진동량이 큰 부분에 코일 웨이트가 복수회 감겨, 복수회 감긴 코일 웨이트부가 진동량이 큰 부분의 메스를 추가한 역할을 함에 따라, 토출 파이프를 원하는 주파수로 조정 할 수 있고, 토출 파이프를 복수회 감을 필요가 없게 되어, 압축기의 내부 공간을 효율적으로 활용 할 수 있고, 불량률을 최소화하며, 비용이 저감되는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 쉘과;

   상기 쉘의 내부에 진동 가능하게 설치되고 리니어 모터에 의해 직선 왕복되는 피스톤이 실린더의 내부로 직선 운동하면서 유체를 압축하는 리니어 압축부와;

   상기 리니어 압축부에 연결되어 상기 리니어 압축부에서 압축된 유체가 토출되는 토출 파이프와;

   상기 토출 파이프에 감긴 코일 웨이트를 포함하여 구성되고,

   상기 코일 웨이트는 상기 토출 파이프 중에서 상기 리니어 압축부의 진동 방향과 수직한 면상에 위치하는 부분에 복수회 감긴 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 토출 파이프는 상기 리니어 압축부의 진동 방향과 수직한 면상에 위치하는 부분이 360° 미만으로 구부려진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 코일 웨이트는 상기 리니어 압축부의 진동 방향과 수직한 면상에 위치하는 부분 이외의 부분에 1회 감긴 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
4. 쉘과;

   상기 쉘의 내부에 진동 가능하게 설치되고 리니어 모터에 의해 직선 왕복되는 피스톤이 실린더의 내부로 직선 운동하면서 유체를 압축하는 리니어 압축부와; 상기 리니어 압축부에 연결되어 상기 리니어 압축부에서 압축된 유체가 토출되는 토출 파이프와;

   상기 토출 파이프에 감긴 코일 웨이트를 포함하여 구성되고,

   상기 코일 웨이트는 상기 토출 파이프 중에서 진동량이 큰 부분에 복수회 감긴 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 토출 파이프는 상기 진동량이 큰 부분이 360° 미만으로 구부려진 것을 특징으로 하는 리니어 압축기.

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