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KR102300208B1 - 리니어 압축기 - Google Patents

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KR102300208B1
KR102300208B1 KR1020200008478A KR20200008478A KR102300208B1 KR 102300208 B1 KR102300208 B1 KR 102300208B1 KR 1020200008478 A KR1020200008478 A KR 1020200008478A KR 20200008478 A KR20200008478 A KR 20200008478A KR 102300208 B1 KR102300208 B1 KR 102300208B1
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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기는, 토출커버에 홀을 형성하고 개방된 토출밸브를 통하여 배출되는 냉매 중 일부의 냉매가 상기 홀로 유동하는 것을 가이드 함으로써, 가스 베어링으로 사용되는 냉매의 토출유로를 용이하게 형성할 수 있다.

Description

리니어 압축기{Linear compressor}
본 발명은 리니어 압축기에 관한 것이다.
왕복동식 압축기는, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스의 압축을 위한 압축공간이 형성되고, 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 상기 압축공간 내로 유입된 냉매를 압축시킨다.
최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 전환할 때 발생하는 기계적인 손실이 없이 압축효율을 향상시킬 수 있고, 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
일반적으로, 리니어 압축기는, 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 구성된다.
상기 리니어 압축기에는 피스톤의 외주면에 냉매 가스를 공급하여 베어링을 수행하도록 하는 "가스 베어링" 기술이 채용될 수 있다. 상기 냉매 가스는 압축된 고압의 가스 중 일부로서, 실린더에 형성된 유입부를 통하여 실린더의 내부로 유입되고, 왕복운동 하는 피스톤에 대한 베어링으로서 작용할 수 있다.
선행문헌 한국공개특허공보 10-2016-0011009 (2016년01월29일)에는 리니어 압축기가 개시된다. 이와 같은 종래의 리니어 압축기는 다음과 같은 문제점이 있다.
실린더의 압축공간에서 압축된 고온의 냉매는 토출밸브를 경유하여 토출커버 측으로 유동하며, 토출 커버와 주변 구조물의 틈새를 통하여 실린더의 외주면측으로 유동한다. 이 때, 고온의 냉매는 상기 토출 커버에 결합된 프레임 또는 실린더에 열을 전달한다.
상기 열은 실린더로 흡입되는 냉매에 전달되어 흡입냉매의 온도 상승을 야기하고, 이에 따라 압축기의 토출냉매 온도를 상승시킴으로써 압축기의 운전효율을 감소시키는 문제가 있었다.
한국공개특허공보 10-2016-0011009 (2016년01월29일), 발명의 명칭 : 리니어 압축기
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 토출커버 어셈블리에 토출냉매의 유로(이하, 토출유로)를 형성하는 구조를 마련하여 토출냉매의 원활한 유동을 가이드 할 수 있는, 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 냉매가 토출커버의 내부 공간으로 넓게 퍼져 그 외주면을 경유하도록 하지 않도록, 토출유로가 프레임의 프레임채널로 직접 연결되도록 하여 고온의 냉매가 토출커버를 통하여 압축기의 흡입측으로 열전달 하는 양을 줄일 수 있는, 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 토출커버에 홀을 형성함으로써 상기 토출유로를 용이하게 형성할 수 있는, 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 홀에 베어링 실러를 구비하여, 고온의 냉매가 토출유로를 벗어나서 토출커버의 주변 구조물로 누설되는 현상을 방지할 수 있는, 리니어 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기는, 토출커버에 홀을 형성하고 개방된 토출밸브를 통하여 배출되는 냉매 중 일부의 냉매가 상기 홀로 유동하는 것을 가이드 함으로써, 가스 베어링으로 사용되는 냉매의 토출유로를 용이하게 형성할 수 있다.
특히, 상기 홀은 토출커버의 일측에만 형성되어 상기 토출유로가 토출커버의 중심을 기준으로 일방향으로만 형성되므로 고온의 냉매가 토출커버의 내부공간으로 퍼지지 않을 수 있다. 따라서, 고온의 냉매가 상기 토출커버를 통하여 압축기의 흡입측으로 열전달 하는 양을 줄일 수 있다.
또한, 상기 토출커버의 홀에는 베어링 실러가 구비되어 상기 토출유로를 유동하는 냉매가 상기 홀의 주변으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 베어링 실러는 커버 하우징에 삽입되는 제 1 파트 및 프레임에 삽입되는 제 2 파트를 포함하여, 커버 하우징과 프레임의 경계면측에 안정적으로 지지될 수 있다.
일 측면에 따른 리니어 압축기는, 토출밸브를 지지하며, 커버 챔버를 형성하는 토출커버; 상기 토출커버가 놓여지며, 하우징 챔버를 형성하는 커버 하우징; 상기 커버 하우징에 결합되는 프레임; 상기 프레임의 내부에 삽입되며, 축방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 삽입되는 실린더; 상기 실린더에 형성되며, 상기 토출밸브를 통하여 배출된 냉매 중 일부의 냉매를 상기 실린더의 내부로 유입시키는 노즐; 및 상기 프레임과 상기 커버 하우징이 결합되는 경계면에 구비되며, 상기 노즐로 전달되는 냉매가 통과하는 베어링 실러를 포함한다.
상기 토출 커버에는, 상기 베어링 실러의 입구측에 형성되어 상기 하우징 챔버의 냉매를 배출하는 커버홀이 형성된다.
상기 토출 커버는 커버 본체 및 상기 커버 본체의 테두리부에 연결되어 반경방향으로 연장되는 커버플랜지를 포함하며, 상기 커버홀은 상기 커버플랜지에 형성될 수 있다.
상기 베어링 실러는 상기 커버플랜지에 접하도록 배치될 수 있다.
상기 토출 커버는, 상기 커버플랜지에서 축방향으로 연장되는 단차부; 및 상기 단차부로부터 반경방향으로 연장되며, 상기 토출밸브에 결합되는 스프링 조립체가 놓여지는 안착부를 더 포함할 수 있다.
상기 스프링 조립체와 상기 단차부의 사이에는 제 1 브라켓 실링부재가 설치될 수 있다.
상기 토출 커버는, 상기 안착부에 연결되며, 상기 커버 본체의 내측에 축방향으로 구비되는 커버내벽; 상기 토출 커버의 중심부에서 축방향으로 구비되며, 냉매의 배출공이 형성되는 칼라; 및 상기 칼라와 상기 커버 내벽을 연결하는 벽 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 커버 하우징은 하우징 본체 및 상기 하우징 본체의 내측에 축방향으로 구비되는 하우징 내벽을 포함하며, 상기 하우징 내벽과 상기 하우징 본체의 사이에는, 상기 커버 본체 및 상기 커버 플랜지가 위치될 수 있다.
상기 베어링 실러는, 상기 커버 하우징의 내부에 삽입되는 제 1 파트; 및 상기 제 1 파트에 연결되며, 상기 프레임의 내부에 삽입되는 제 2 파트를 포함한다.
상기 프레임은, 상기 제 2 파트가 삽입되는 실러 홈; 및 상기 실러 홈에 연결되며, 상기 실린더의 외주면을 향하여 관통 형성되어 냉매를 상기 실린더로 공급하는 프레임 채널을 포함할 수 있다.
상기 베어링 실러에는 상기 커버홀을 통과한 냉매가 유동하는 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀은 상기 제 1 파트 및 상기 제 2 파트의 냉매채널을 형성할 수 있다.
상기 냉매채널은, 상기 제 1 파트에 형성되는 제 1 냉매채널; 상기 제 2 파트에 형성되는 제 2 냉매채널; 및 상기 제 1,2 냉매채널을 연결하며, 상기 제 1 파트의 내부에 형성되는 영역 및 상기 제 2 파트의 내부에 형성되는 영역을 포함하는 제 3 냉매채널을 포함할 수 있다.
상기 제 1 냉매채널의 내경(D1)은 상기 커버홀의 내경 및 상기 제 3 냉매채널의 내경(D3)보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제 2 냉매채널의 내경(D2)은 상기 제 1 냉매채널의 내경(D1)보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제 1 파트와 상기 제 2 파트는 축방향을 기준으로 편심하여 배치될 수 있다.
상기 베어링 실러는 고무 재질로 구성될 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 토출커버 어셈블리에 냉매의 토출유롤를 형성하는 구조를 마련하여 토출냉매의 원활한 유동을 가이드 할 수 있다.
특히, 냉매가 토출커버의 내부 공간으로 넓게 퍼져 그 외주면을 경유하도록 하지 않도록, 토출유로가 프레임의 프레임채널로 직접 연결되도록 하여 고온의 냉매가 토출커버를 통하여 압축기의 흡입측으로 열전달 하는 양을 줄일 수 있다.
또한, 상기 토출커버에 홀을 형성함으로써 상기 토출유로를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 상기 홀에 베어링 실러를 구비하여, 고온의 냉매가 토출유로를 벗어나서 토출커버의 주변 구조물로 누설되는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 및 토출커버 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 3-3'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 도 1의 "A" 부분을 확대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 실러의 전방 구성을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 베어링 실러의 후방 구성을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 5의 7-7'를 따라 절개한 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 구조가 적용되지 않을 때, 토출유로의 형성모습을 보여주는 단면도이다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 토출커버 어셈블리의 구조가 적용될 때, 토출유로의 형성모습을 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에서, 가스 베어링으로 전달되는 냉매의 토출유로를 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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 실시예에 따른 리니어 압축기의 일부 구성을 보여주는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레임 및 토출커버 어셈블리의 구성을 보여주는 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 3-3'를 따라 절개한 단면도이고, 도 4는 도 1의 "A" 부분을 확대한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기(10)는, 압축기 쉘의 내부에 제공되는 프레임(110)과, 상기 프레임(110)의 내부에 삽입되는 실린더(120) 및 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선 운동하는 피스톤(130)을 포함한다. 상기 피스톤(130)은 축 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서 이해되며, 일례로, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 압입될 수 있다. 그리고, 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다.
상세히, 상기 프레임(110)은 중공의 원통형상을 가지며 상기 실린더(120)가 삽입되는 공간을 형성하는 프레임본체(111) 및 상기 프레임본체(111)의 전방부에서 반경방향으로 연장되는 프레임플랜지(112)를 포함한다.
상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)의 사이에는 실린더 실링부재(194)가 제공될 수 있다. 상기 실린더 실링부재(194)에 의하여, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)의 압입 과정에서 밀착력이 증가할 수 있다.
상기 프레임(110)은 상기 프레임플랜지(112)로부터 상기 프레임본체(111)을 향하여, 축방향에 대하여 경사지게 연장되는 프레임채널(118)이 형성된다. 상기 프레임채널(118)에는, 가스 베어링으로 작용하는 냉매가 유동할 수 있다.
방향을 정의한다.
"축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 1에서 가로 방향으로 이해될 수 있다. 그리고, 상기 "축 방향" 중에서, 상기 흡입 머플러(140)로부터 실린더(120)의 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 축소되며, 후방으로 이동할 때 상기 압축공간(P)은 확장될 수 있다.
반면에, "반경 방향"이라 함은 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향에 수직한 방향으로서, 도 1의 세로 방향으로 이해될 수 있다.
상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤(130)의 전면부에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입공이 형성되며, 상기 흡입공의 전방에는 상기 흡입공을 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(138)가 제공된다.
상기 압축 공간(P)의 전방에는, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간을 형성하는 토출커버 어셈블리(160,170,180,200)가 구비된다.
상기 토출커버 어셈블리는 상기 프레임(110)의 전면에 고정되는 커버 하우징(160) 및 상기 커버 하우징(160)의 내측에 배치되어 냉매의 토출유로를 형성하는 토출 커버(170)를 포함한다.
상기 커버 하우징(160)은 상기 프레임플랜지(112)에 체결부재(105)에 의하여 체결되며, 상기 프레임플랜지(112)의 전면은 상기 커버 하우징(160)의 후면에 면 접촉될 수 있다. 상기 프레임플랜지(112)에는, 상기 체결부재(105)가 삽입되는 프레임체결공(114)이 형성될 수 있다. 상기 프레임체결공(114)은 다수 개가 형성될 수 있다.
상기 커버 하우징(160)과 상기 프레임(110)이 면접촉 되는 부분에는 결합력을 높이고 냉매의 누설을 방지할 수 있는 프레임실링부재(191)가 제공될 수 있다. 그리고, 상기 프레임실링부재(191)에 의하여, 상기 토출커버 어셈블리의 열이 상기 프레임(110)으로 전도되는 양을 줄일 수 있다.
상기 커버 하우징(160)은 중공의 원통 형상을 가지는 하우징 본체(161) 및 상기 하우징 본체(161)의 내면에서 축방향으로 연장되는 하우징 내벽(164)을 포함한다. 상기 하우징 내벽(164)은 중공의 원통 형상을 가질 수 있다.
상기 하우징 본체(161)는 상기 하우징 내벽(164)을 둘러싸도록 배치되며, 상기 하우징 본체(161)와 상기 하우징 내벽(164)의 사이에는 상기 토출 커버(170)의 일부분이 삽입되는 이격 공간을 형성한다. 상기 이격 공간은 제 3 토출챔버(C3)를 형성한다.
상기 커버 하우징(160)은 상기 하우징 본체(161)의 후면 테두리부에서 반경방향으로 연장되는 하우징플랜지(163)를 더 포함한다. 상기 하우징플랜지(162)에는 하우징 체결공(163)이 형성되며, 상기 하우징 체결공(163)에는 상기 체결부재(105)가 삽입될 수 있다.
상기 커버 하우징(160)은 상기 하우징 본체(161)의 전단부에서 전방으로 연장되며, 압축기의 쉘에 연결되는 쉘 지지부(165)를 더 포함한다. 상기 쉘 지지부(165)에는 댐퍼유닛(미도시)이 결합되며, 상기 댐퍼 유닛은 상기 쉘 지지부(165)를 상기 압축기의 쉘에 연결할 수 있다.
상기 토출 커버(170)는 상기 커버 하우징(160)의 내부에 삽입되며, 커버 하우징(160)의 지지 턱(167)에 지지될 수 있다. 상기 지지 턱(167)은 상기 하우징 본체(161)의 내면에 단차지게 구성될 수 있다. 상세히, 상기 지지 턱(167)에는, 상기 토출 커버(170)의 커버플랜지(173)가 지지될 수 있다.
상기 토출 커버(170)는 중공의 원통 형상을 가지는 커버 본체(171) 및 상기 커버 본체(171)의 후면 테두리부에 연결되어 반경방향으로 연장되는 커버플랜지(173)를 포함한다.
상기 커버 본체(171)와 상기 커버플랜지(173)는, 상기 하우징 본체(161)와 상기 하우징 내벽(164) 사이의 이격 공간(제 3 토출챔버, C3)에 삽입될 수 있다.
상기 커버플랜지(173)에는, 냉매가 유동하는 통과하는 커버홀(174)이 형성될 수 있다. 상기 커버홀(174)은 상기 제 3 토출챔버(C3)에 위치할 수 있다.
상기 토출 커버(170)는 상기 커버플랜지(173)에서 축방향(전방)으로 연장되는 단차부(179) 및 상기 단차부(179)로부터 반경방향으로 연장되는 안착부(172)를 더 포함한다. 상기 안착부(172)에는 후술할 스프링 조립체(145,146)가 안착되며, 상기 안착부(172)는 링 형상을 가질 수 있다.
상기 토출 커버(170)는 상기 커버 본체(171)의 내측에 구비되며, 중공의 원통형상을 가지는 커버내벽(177)을 더 포함할 수 있다. 상기 커버내벽(177)은 상기 안착부(172)로부터 축방향(전방)으로 연장될 수 있다.
상기 커버내벽(177)은 상기 커버 하우징(160)의 하우징내벽(164)에 접하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 커버내벽(177)은 상기 하우징내벽(164)의 내측에 삽입될 수 있다.
상기 토출 커버(170)는 상기 토출 커버(170)의 중심부에서 축방향으로 구비되는 칼라(175)를 더 포함한다. 상기 칼라(175)는 상기 커버내벽(177)의 내부에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 토출 커버(170)는 상기 칼라(175)와 상기 커버 내벽(177)을 연결하는 벽 연결부(178)를 더 포함한다. 상기 벽 연결부(178)는 반경방향으로 구비되며, 상기 커버내벽(177)의 전방부와 상기 칼라(175)의 전방부를 연결할 수 있다.
상기 칼라(175)는 중공의 기둥 형상을 가지며, 그 내측에는 냉매의 배출공(176)이 형성될 수 있다. 상기 토출 커버(170)의 내부공간에 존재하는 압축 냉매는 상기 배출공(176)을 통하여 상기 커버 하우징(160)의 내부공간으로 유동할 수 있다.
상세히, 상기 토출 커버(170)의 내부공간은 냉매의 제 1 토출챔버(C1)를 형성한다. 상기 제 1 토출챔버(C1)는 상기 커버내벽(177)과, 상기 벽 연결부(178) 및 상기 칼라(175)에 의하여 정의되는 공간일 수 있다.
상기 커버 하우징(160)의 내부공간은 냉매의 제 2 토출챔버(C2)를 형성한다. 상기 제 2 토출챔버(C2)는 상기 하우징 내벽(164)과 상기 쉘 지지부(165)에 의하여 정의되는 공간일 수 있다.
상기 토출밸브(140)를 통하여 배출된 냉매 중 일부의 냉매는 제 1 토출챔버(C1)와, 제 2 토출챔버(C2) 및 제 3 토출챔버(C3)를 경유하여 실린더(120)의 외주면으로 공급되며, 상기 실린더(120)의 내부로 유동하여 피스톤(130)에 대한 가스 베어링으로 작용할 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 상기 제 1 토출챔버(C1)를 "커버 챔버"라 이름하고, 상기 제 2,3 토출챔버(C2,C3)를 "하우징 챔버"라 이름할 수 있다.
상기 토출커버 어셈블리는 상기 토출 커버(170)의 내주면에 밀착되는 원통 형상의 고정링(180)을 더 포함할 수 있다. 상기 고정링(180)은 상기 토출 커버(170)와 열팽창 계수가 다른 소재로 이루어져서, 상기 토출 커버(170)가 상기 커버 하우징(160)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
일례로, 상기 토출 커버(170)는 고온에 견디는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어질 수 있고, 상기 커버 하우징(160)은 알루미늄 다이캐스트로 이루어지며, 상기 고정링(180)은 스테인리스 스틸 소재로 이루어질 수 있다.
상기 토출커버 어셈블리에는 토출밸브 조립체가 제공될 수 있다. 토출밸브 조립체는 토출 밸브(140) 및 상기 토출 밸브(140)를 상기 실린더(120)의 전단에 밀착되는 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링 조립체(145,146)를 포함할 수 있다.
상기 스프링 조립체(145,146)는, 판 스프링으로 구성되는 밸브 스프링(145) 및 상기 밸브 스프링(145)의 가장자리에 둘러져서 상기 밸브 스프링(145)을 지지하는 스프링 브라켓(146)을 포함한다.
상기 토출밸브(140)는 상기 밸브 스프링(145)의 중앙부에 결합된다. 상기 토출밸브(140)가 개방되면, 실린더(120)의 압축공간(P)에서 압축된 냉매는 배출되어 상기 토출커버(170)의 내부공간으로 유동한다. 냉매의 배출이 완료되면, 상기 밸브 스프링(145)의 복원력에 의하여, 상기 토출밸브(140)는 닫혀질 수 있다.
상기 스프링 브라켓(146)은 상기 토출 커버(170)의 안착부(172)에 안착될 수 있다. 상기 스프링 조립체(145,146)와 상기 토출 커버(170)의 사이에는 제 1 브라켓 실링부재(193)가 제공될 수 있다.
상기 제 1 브라켓 실링부재(193)는 상기 스프링 브라켓(146)과 상기 토출 커버(170)의 접촉면에 구비되며, 상기 토출커버(170)와 스프링 조립체(145,146) 사이의 공간을 통하여 냉매가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 브라켓 실링부재(193)는 상기 스프링 브라켓(146)과 상기 단차부(179)의 사이에 제공될 수 있다.
상기 스프링 조립체(145,146)와 상기 실린더(120)의 사이에는 제 2 브라켓 실링부재(195)가 제공될 수 있다. 상기 제 2 브라켓 실링부재(195)는 상기 스프링 브라켓(146)과 상기 실린더(120)의 접촉면에 구비되며, 상기 실린더(120)와 스프링 조립체(145,146) 사이의 공간을 통하여 냉매가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
토출밸브(140)에서 배출된 냉매 중 일부의 냉매는, 실린더(120) 내에서 피스톤(130)의 부상을 위한 가스 베어링으로 작용할 수 있다.
이를 위하여, 상기 실린더(120)에는 냉매가 유입되는 베어링 홈(124)이 형성된다. 상기 베어링 홈(124)은 상기 실린더(120)의 외주면에 원주 방향으로 형성되며, 축 방향으로 다수 개가 이격되어 형성될 수 있다.
상기 베어링 홈(124)에는 냉매 필터가 설치될 수 있다. 그리고, 상기 실린더(120)에는 상기 베어링 홈(124)에서 실린더(120)의 내주면으로 관통하는 노즐(128)이 형성될 수 있다. 냉매는 상기 베어링 홈(124)에서 상기 노즐(128)을 경유하여 상기 피스톤(130)의외주면 측으로 공급될 수 있다.
상기 프레임(110)의 프레임 채널(118)은 상기 실린더(120)의 베어링 홈(124)에 연통할 수 있다. 상기 토출커버 어셈블리를 경유한 냉매는 상기 커버홀(174)을 경유하여 프레임(110)측으로 유동하며, 상기 프레임 채널(118)을 경유하여 상기 베어링 홈(124)으로 유동할 수 있다.
상기 커버 하우징(160)과 상기 프레임(110)의 경계면에 베어링 실러(200)가 설치될 수 있다. 상기 베어링 실러(200)는 상기 프레임 채널(118)의 입구측에 인접하여 설치될 수 있다. 그리고, 상기 베어링 실러(200)는 플렉서블한 고무재질로 구성될 수 있다.
상기 베어링 실러(200)는 상기 토출 커버(170)의 플랜지 홀(174)을 통과하는 냉매를 프레임(110)의 프레임 채널(118)로 전달하며, 그 과정에서 상기 냉매가 커버 하우징(160)과 프레임(110)의 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 베어링 실러(200)는 상기 커버 하우징(160)과 상기 프레임(110)의 내부에 삽입하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 베어링 실러(200)의 일부분은 상기 커버 하우징(160)의 내부에 삽입되며, 다른 일부분은 상기 프레임(110)의 내부에 삽입될 수 있다.
상기 프레임(110)에는, 상기 베어링 실러(200)의 일부분이 삽입될 수 있는 실러 홈(116)이 함몰 형성된다. 상기 실러 홈(116)은 상기 프레임플랜지(112)의 전면에서 후방으로 함몰될 수 있다.
상기 베어링 실러(200)에는, 상기 토출 커버(170)와 상기 커버 하우징(160)에 삽입되는 실러 본체(210) 및 상기 실러 본체(210)에 형성되며 상기 토출 커버(170)의 플랜지 홀(174)에서 배출되는 냉매가 유동하는 관통홀(220)이 형성된다. 상기 관통홀(200)은 상기 베어링 실러(200)에 형성되는 냉매 유로로서 이해될 수 있다.
상기 베어링 실러(200)는 상기 토출 커버(170)에 접하도록 구비된다. 상세히, 상기 토출 커버(170)와 상기 베어링 실러(200)는 서로 면접촉 하며, 상기 커버홀(174)과 상기 관통홀(220)은 정렬하여 서로 연통될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 실러의 전방 구성을 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 베어링 실러의 후방 구성을 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 5의 7-7'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 베어링 실러(200)는 상기 커버 하우징(160)의 내부에 삽입되는 제 1 파트(211) 및 상기 프레임(110)의 내부에 삽입되는 제 2 파트(215)를 포함한다.
상기 제 1 파트(211)는 상기 커버 하우징(160)의 후단부를 통하여 상기 커버 하우징(160)의 내부에 삽입되며, 상기 토출 커버(170), 즉 커버 플랜지(173)에 접촉할 수 있다.
상기 제 1 파트(211)는 대략 중공의 다각형의 형상을 가질 수 있다. 상세히, 상기 제 1 파트(211)는 상기 토출 커버(170)에 접하는 접촉면(213)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 파트(211)의 중앙부에는 제 1 냉매채널(221)을 형성하는 제 1 함몰부(212)가 형성된다. 상기 제 1 냉매채널(221)은 상기 관통홀(220)의 일부분을 형성한다.
상기 제 1,2 파트는 축방향으로 기준으로 편심되어 제공될 수 있다. 상세히, 상기 제 1 파트(211)의 중심을 지나는 축방향의 제 1 연장선(ℓ1)은 상기 제 2 파트(215)의 중심을 지나는 축방향의 제 2 연장선(ℓ1)은 서로 이격될 수 있다.
상기 제 2 파트(215)는 상기 제 1 파트(211)와 일체로 구성될 수 있다.
상기 제 2 파트(215)는 상기 프레임(110)의 실러 홈(116)에 삽입되며, 상기 실러 홈(116)의 내면에 접촉할 수 있다.
상기 제 2 파트(215)는 대략 중공의 원통 형상을 가질 수 있다. 상세히, 상기 제 2 파트(215)는 상기 프레임(110)에 접하는 접촉면(216)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 파트(215)의 중앙부에는 제 2 냉매채널(223)을 형성하는 제 2 함몰부(217)가 형성된다. 상기 제 2 냉매채널(223)은 상기 관통홀(220)의 일부분을 형성한다.
상기 관통홀(220)에는, 상기 제 1 냉매채널(221)과 상기 제 2 냉매채널(223)을 연결하는 제 3 냉매채널(225)이 더 형성된다. 상기 제 3 냉매채널(225)은 상기 제 1 냉매채널(221)과 상기 제 2 냉매채널(223)의 사이에 형성될 수 있다.
상기 제 3 냉매채널(225)은 상기 제 1 파트(211)의 내부에 형성되는 영역 및 상기 제 2 파트(215)의 내부에 형성되는 영역을 포함할 수 있다.
상기 토출 커버(170)의 커버 홀(174)에서 배출되는 냉매는 상기 제 1 냉매채널(221)로 유입되며, 상기 제 3 냉매채널(225)을 경유하여 상기 제 2 냉매채널(223)로 유동할 수 있다.
상기 관통홀(220)이 형성되는 베어링 실러(200)의 내면은 단차지게 형성될 수 있다. 상기 단차진 내면에 의하여, 상기 제 1~3 냉매채널(221,223,225)의 내경은 다른 값을 가지도록 구성될 수 있다.
일례로, 상기 제 1 냉매채널(221)의 내경(D1)은 상기 제 3 냉매채널(225)의 내경(D3)보다 크게 형성되며, 상기 제 2 냉매채널(223)의 내경(D2)은 상기 제 1 냉매채널(221)의 내경(D1)보다 크게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 냉매채널(221)의 내경(D1)은 상기 커버홀(174)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.
이러한 제 1~3 냉매채널 및 커버홀(174)의 내경 차이에 의하여, 냉매는 커버홀(174)에서 상기 제 1 냉매채널(221)로 유입되면서 유동 단면적의 증가에 의하여 속도가 감소하고 소음이 저감될 수 있다.
냉매가 상기 제 1 냉매채널(221)에서 상기 제 3 냉매채널(225)로 유동할 때, 유동 단면적이 감소하면서 속도 증가하고 유동효율이 개선되며, 상기 제 3 냉매채널(225)에서 상기 제 2 냉매채널(225)로 유동할 때 속도가 감소하고 소음이 저감될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 구조가 적용되지 않을 때, 토출유로의 형성모습을 보여주는 단면도이고, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 토출커버 어셈블리의 구조가 적용될 때, 토출유로의 형성모습을 보여주는 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 실러 및 그 장착구조가 적용되지 않는 토출커버 어셈블리의 구성을 보여준다.
토출밸브에서 개방되어 고온의 압축냉매가 배출되면, 배출된 냉매 중 일부의 냉매는 토출커버(C)의 제 1 토출챔버(C1)로 유동하고 토출커버(C)의 칼라를 통하여 커버 하우징(H)의 제 2 토출챔버(C2)로 유동한다.
상기 제 2 토출챔버(C2)의 냉매는 상기 커버 하우징(H)과 상기 토출커버(C) 사이의 갭(Gap)을 통하여 토출커버(C)의 외주면측으로 넓게 퍼지며, 커버 하우징(H)의 후단부를 통하여 프레임의 프레임채널로 유입될 수 있다.
즉, 냉매가 상기 프레임의 프레임채널로 유입되기까지 지나는 유동 거리가 길게 형성되며, 이에 따라 고온의 냉매가 커버 하우징(H) 및 토출 커버(C)에 전달하는 열량이 커질 수 있다. 상기 열량은 프레임을 통하여 압축기의 흡입측까지 전달될 수 있고, 이는 흡입측 냉매의 온도상승을 야기할 수 있다.
그리고, 상기 흡입측 냉매의 온도가 상승하면, 압축기의 토출냉매 온도가 증가하여 압축기의 운전효율이 저하되는 문제점이 나타날 수 있다.
반면에, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 베어링 실러 및 그 장착구조가 적용된 토출커버 어셈블리의 구성을 보여준다.
토출밸브에서 개방되어 고온의 압축냉매가 배출되면, 배출된 냉매 중 일부의 냉매는 토출커버(C)의 제 1 토출챔버(C1)로 유동하고 토출커버(C)의 칼라를 통하여 커버 하우징(H)의 제 2 토출챔버(C2)로 유동한다.
상기 제 2 토출챔버(C2)의 냉매는 상기 커버홀(174)이 형성된 토출커버(170)의 커버플랜지(173)측으로 유동할 수 있다. 이는, 상기 커버홀(174)의 크기가 커버 하우징(H)과 상기 토출커버(C) 사이의 갭(Gap)의 크기보다는 크게 형성되기 때문이다. 따라서, 냉매가 상기 커버 하우징(H)과 상기 토출커버(C) 사이의 갭(Gap)을 통하여 토출커버(C)의 외주면측으로 넓게 퍼지는 현상을 방지할 수 있다.
즉, 냉매가 상기 프레임의 프레임채널로 유입되기까지 지나는 유동 거리가 상대적으로 짧게 형성되며, 이에 따라 고온의 냉매가 커버 하우징(H) 및 토출 커버(C)에 전달하는 열량이 작아질 수 있다. 결국, 압축기의 흡입측으로 전달되는 열량이 작아지므로 흡입측 냉매의 온도상승이 줄어들고 압축기의 운전효율이 개선되는 효과가 나타날 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 리니어 압축기에서, 가스 베어링으로 전달되는 냉매의 토출유로를 보여주는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 토출밸브(140)가 개방되면, 고온의 토출냉매는 도 8b에서 설명한 바와 같이, 토출커버 어셈블리의 내부공간을 거쳐 베어링 실러(200)를 통과하게 된다. 냉매가 상기 베어링 실러(200)를 통과하는 과정에서, 커버 하우징(160)과 프레임(110)의 주변 공간으로 냉매가 누설되는 것이 방지될 수 있다.
상기 베어링 실러(200)를 통과한 냉매는, 상기 베어링 실러(200)에 인접한 프레임 채널(118)로 유입되며, 실린더(120)의 외주면으로 유동한다. 그리고, 냉매는 상기 베어링 홈(124) 및 노즐(128)을 거쳐 상기 실린더(120)의 내부로 유입되며, 왕복 운동하는 피스톤(130)에 부상력을 제공한다.
이와 같은 냉매의 작용에 의하여, 피스톤에 대한 가스 베어링 효과가 개선되며, 토출 냉매가 짧은 유동경로를 통하여 실린더측으로 공급됨으로써 압축기의 흡입측 냉매가 온도 상승되는 것을 방지할 수 있다.
10 : 리니어 압축기 110 : 프레임
120 : 실린더 130 : 피스톤
140 : 토출밸브 160 : 커버 하우징
170 : 토출 커버 174 : 커버홀
180 : 고정링 200 : 베어링 실러
210 : 실러 본체 220 : 관통홀

Claims (14)

  1. 토출밸브를 지지하며, 커버 챔버를 형성하는 토출커버;
    상기 토출커버가 놓여지며, 하우징 챔버를 형성하는 커버 하우징;
    상기 커버 하우징에 결합되는 프레임;
    상기 프레임의 내부에 삽입되며, 축방향으로 왕복 운동하는 피스톤이 삽입되는 실린더;
    상기 실린더에 형성되며, 상기 토출밸브를 통하여 배출된 냉매 중 일부의 냉매를 상기 실린더의 내부로 유입시키는 노즐; 및
    상기 프레임과 상기 커버 하우징이 결합되는 경계면에 구비되며, 상기 노즐로 전달되는 냉매가 통과하는 베어링 실러를 포함하고,
    상기 베어링 실러는,
    상기 커버 하우징의 내부에 삽입되는 제 1 파트; 및
    상기 제 1 파트에 연결되며, 상기 프레임의 내부에 삽입되는 제 2 파트를 포함하는 리니어 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 커버에는,
    상기 베어링 실러의 입구측에 형성되어 상기 하우징 챔버의 냉매를 배출하는 커버홀이 형성되는 리니어 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 토출 커버는 커버 본체 및 상기 커버 본체의 테두리부에 연결되어 반경방향으로 연장되는 커버플랜지를 포함하며,
    상기 커버홀은 상기 커버플랜지에 형성되는 리니어 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 베어링 실러는 상기 커버플랜지에 접하도록 배치되는 리니어 압축기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 토출 커버는,
    상기 커버플랜지에서 축방향으로 연장되는 단차부; 및
    상기 단차부로부터 반경방향으로 연장되며, 상기 토출밸브에 결합되는 스프링 조립체가 놓여지는 안착부를 더 포함하며,
    상기 스프링 조립체와 상기 단차부의 사이에는 제 1 브라켓 실링부재가 설치되는 리니어 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 토출 커버는,
    상기 안착부에 연결되며, 상기 커버 본체의 내측에 축방향으로 구비되는 커버내벽;
    상기 토출 커버의 중심부에서 축방향으로 구비되며, 냉매의 배출공이 형성되는 칼라; 및
    상기 칼라와 상기 커버 내벽을 연결하는 벽 연결부를 더 포함하는 리니어 압축기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 커버 하우징은 하우징 본체 및 상기 하우징 본체의 내측에 축방향으로 구비되는 하우징 내벽을 포함하며,
    상기 하우징 내벽과 상기 하우징 본체의 사이에는, 상기 커버 본체 및 상기 커버 플랜지가 위치되는 리니어 압축기.
  8. 삭제
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 제 2 파트가 삽입되는 실러 홈; 및
    상기 실러 홈에 연결되며, 상기 실린더의 외주면을 향하여 관통 형성되어 냉매를 상기 실린더로 공급하는 프레임 채널을 포함하는 리니어 압축기.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 베어링 실러에는 상기 커버홀을 통과한 냉매가 유동하는 관통홀이 형성되며,
    상기 관통홀은 상기 제 1 파트 및 상기 제 2 파트의 냉매채널을 형성하는 리니어 압축기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉매채널은,
    상기 제 1 파트에 형성되는 제 1 냉매채널;
    상기 제 2 파트에 형성되는 제 2 냉매채널; 및
    상기 제 1,2 냉매채널을 연결하며, 상기 제 1 파트의 내부에 형성되는 영역 및 상기 제 2 파트의 내부에 형성되는 영역을 포함하는 제 3 냉매채널을 포함하는 리니어 압축기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매채널의 내경(D1)은 상기 커버홀의 내경 및 상기 제 3 냉매채널의 내경(D3)보다 크게 형성되며,
    상기 제 2 냉매채널의 내경(D2)은 상기 제 1 냉매채널의 내경(D1)보다 크게 형성되는 리니어 압축기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 파트와 상기 제 2 파트는 축방향을 기준으로 편심하여 배치되는 리니어 압축기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링 실러는 고무 재질로 구성되는 리니어 압축기.
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