KR20180077774A - 왕복동식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 사상에 따른 왕복동식 압축기는 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 축 방향으로 왕복 운동하게 제공되는 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤에는, 상기 압축 공간으로 냉매를 유입시키는 흡입포트가 형성되고, 상기 흡입포트에는, 상기 흡입포트로 냉매가 유입되도록 상기 피스톤의 내부에 마련된 입구부와, 상기 흡입포트에서 냉매가 토출되도록 상기 압축공간을 향해 마련된 출구부가 포함되고, 상기 입구부의 면적은 상기 출구부의 면적보다 넓다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것이다.

냉각 시스템이란, 냉매를 순환하여 냉기를 발생시키는 시스템으로서, 냉매의 압축, 응축, 팽창 및 증발과정을 반복하여 수행한다. 이를 위하여, 상기 냉각 시스템에는, 압축기, 응축기, 팽창장치 및 증발기가 포함된다. 그리고, 상기 냉각 시스템은, 가전제품으로서 냉장고 또는 에어컨 등에 설치될 수 있다.

일반적으로 압축기(Compressor)는 전기 모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동 유체를 압축하여 압력을 높여주는 기계장치로서, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

상기 압축기는 작동 유체의 압축 방식에 따라 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 회전식 압축기(Rotary compressor), 및 스크롤 압축기(Scroll compressor)로 구분된다.

상세히, 상기 왕복동식 압축기는, 실린더와, 실린더 내부에 직선 왕복 운동 가능하게 제공되는 피스톤을 포함한다. 그리고, 피스톤 헤드와 실린더 사이에 압축 공간이 형성되며, 상기 피스톤의 직선 왕복 운동에 의하여 상기 압축 공간이 증감되면서 상기 압축 공간 내의 작동 유체가 고온 고압으로 압축된다.

또한, 상기 회전식 압축기는, 실린더와, 상기 실린더 내부에서 편심 회전하는 롤러를 포함한다. 그리고, 상기 실린더 내부에서 상기 롤러가 편심 회전하면서 압축 공간에 공급된 작동 유체를 고온 고압으로 압축한다.

또한, 상기 스크롤 압축기는, 고정 스크롤과, 상기 고정 스크롤을 중심으로 회전하는 선회 스크롤을 포함한다. 그리고, 상기 선회 스크롤이 회전하면서 압축 공간에 공급된 작동 유체를 고온 고압으로 압축한다.

최근에는 상기 왕복동식 압축기 중에서, 직선 왕복 운동하는 리니어 모터에 피스톤이 직접 연결되도록 하는 리니어 압축기의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

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

상기 리니어 모터는 인너 스테이터 및 아우터 스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 구성되며, 영구자석은 전자기력에 의하여 상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에서 직선 왕복 운동한다. 그리고, 상기 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라, 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음 토출시키도록 한다.

종래의 리니어 압축기와 관련하여, 본 출원인은 특허출원(이하, 선행문헌 1)을 실시하여 등록된 바 있다. 아래에 첨부된 선행문헌 1과 같이 종래의 피스톤에는 축방향으로 연통되어 형성된 흡입포트가 형성되었다.

1. 공개번호 : 10-2015-0039992 (공개일자 : 2015년 04월 14일)

2. 발명의 명칭 : 리니어 압축기

이때, 흡입포트는 동일한 단면적을 갖도록 상기 피스톤에 형성되었다. 즉, 흡입포트로 냉매가 유입되는 입구부와 흡입포트에서 냉매가 배출되는 출구부의 형상이 동일하였다.

본 발명은 입구부와 출구부의 면적이 다른 흡입포트를 갖는 왕복동식 압축기를 제공한다. 특히, 출구부보다 입구부의 면적이 넓은 흡입포트를 형성하여 피스톤 내부의 압력을 상승시켜 흡입밸브의 응답속도를 개선한 왕복동식 압축기를 제공한다.

또한, 본 발명은 보다 넓은 내부공간을 갖는 피스톤을 통해, 냉매의 질량유량이 증가되고 냉력이 상승된 왕복동식 압축기를 제공한다.

본 발명의 사상에 따른 왕복동식 압축기는 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 축 방향으로 왕복 운동하게 제공되는 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤에는, 상기 압축 공간으로 냉매를 유입시키는 흡입포트가 형성되고, 상기 흡입포트에는, 상기 흡입포트로 냉매가 유입되도록 상기 피스톤의 내부에 마련된 입구부와, 상기 흡입포트에서 냉매가 토출되도록 상기 압축공간을 향해 마련된 출구부가 포함되고, 상기 입구부의 면적은 상기 출구부의 면적보다 넓다.

이와 같이, 상기 출구부의 면적이 상기 입구부의 면적보다 좁음에 따라 피스톤 내부의 압력이 높아지고, 흡입밸브의 응답속도가 개선될 수 있다.

또한, 상기 입구부의 개수는 상기 출구부의 개수보다 적을 수 있다. 특히, 상기 입구부는 하나로 마련되고 상기 출구부는 복수 개로 마련될 수 있다.

상기 피스톤에는, 상기 입구부가 형성된 내측 전단부와, 상기 내측 전단부보다 전방부에 위치하고, 상기 출구부가 형성된 본체 전단부가 포함되고, 상기 내측 전단부에는 전방부를 향해 함몰된 단차가 형성될 수 있다.

또한, 상기 내측 전단부에는, 제 1 면과, 상기 제 1 면에서 절곡된 제 2 면과, 상기 제 2 면에서 절곡되어 외측으로 연장된 제 3 면이 포함되고, 상기 내측 전단부는 상기 제 3 면이 상기 제 1 면보다 전방부에 형성되도록 단차가 형성될 수 있다.

상기 제 1 면과 상기 제 3 면 사이의 길이(L2)는 상기 제 1 면과 상기 본체 전단부 사이의 길이(L1)의 반일 수 있다.

달리 말하면, 상기 제 2 면의 축방향 길이는 상기 흡입포트의 축방향길이의 반일 수 있다.

또한, 상기 피스톤에는, 상기 흡입포트를 개폐시키는 흡입밸브를 상기 피스톤에 결합시키는 체결부재와, 상기 체결부재가 삽입되도록 상기 피스톤에 함몰형성된 체결공이 더 포함되고, 상기 흡입포트는 상기 체결공의 외측에 배치될 수 있다.

상기 입구부는 상기 체결공의 외측 둘레를 따라 형성되고, 상기 출구부는 상기 체결공의 외측에 복수 개가 이격되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 입구부는 하나로 형성되고, 상기 출구부는 이격된 복수 개로 형성될 수 있다.

이러한 본 발명에 의하면, 피스톤의 내부 공간이 넓어지고 그에 따라 피스톤을 유동하는 냉매의 질량유량이 증가되어 냉력이 상승한다. 결과적으로, 냉력의 상승에 따라 압축기의 효율이 증대되는 장점이 있다.

또한, 냉력이 상승되어 동일한 효율을 갖는 압축기에서는 피스톤의 왕복이동거리(stroke)가 감소될 수 있다. 그에 따라, 피스톤과 주변 장치와의 충돌이 방지되는 등 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 흡입포트의 입구부가 출구부보다 넓음에 따라, 피스톤 내부의 압력이 증대되고, 흡입밸브의 응답속도를 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한, 피스톤 내부에 단차를 형성하여 입구부 및 출구부의 면적 차이를 형성함으로서, 피스톤의 가공이 쉬운 장점이 있다.

또한, 상기 체결부재와는 소정의 간격으로 이격되도록 단차를 형성하여 피스톤의 강도를 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 피스톤을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 피스톤 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 8은 도 6의 II-II'를 따라 절개한 단면사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 피스톤의 후면도이다.
도 10은 본 발명 및 종래 발명의 피스톤의 흡입포트 성능을 비교한 표이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 쉘 및 쉘 커버의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 압축기(10)에는, 쉘(101) 및 상기 쉘(101)에 결합되는 쉘 커버(102,103)가 포함된다. 넓은 의미에서, 상기 쉘커버(102,103)는 상기 쉘(101)의 일 구성으로서 이해될 수 있다.

상기 쉘(101)의 하측에는, 레그(50)가 결합될 수 있다. 상기 레그(50)는, 상기 압축기(10)가 설치되는 제품의 베이스에 결합될 수 있다. 일례로, 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 쉘(101)은 대략 원통 형상을 가지며, 가로방향으로 누워져 있는 배치, 또는 축방향으로 누워 있는 배치를 이룰 수 있다. 도 1을 기준으로, 상기 쉘(101)은 가로 방향으로 길게 연장되며, 반경방향으로는 다소 낮은 높이를 가질 수 있다. 즉, 상기 압축기(10)는 낮은 높이를 가질 수 있으므로, 상기 압축기(10)가 냉장고의 기계실 베이스에 설치될 때, 상기 기계실의 높이를 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.

상기 쉘(101)의 외면에는, 터미널(108)이 설치될 수 있다. 상기 터미널(108)은 외부 전원을 리니어 압축기의 모터 어셈블리(140, 도 3 참조)에 전달하는 구성으로서 이해된다. 특히, 상기 터미널(108)은 코일(141c, 도 3 참조)의 리드선에 연결될 수 있다.

상기 터미널(108)의 외측에는, 브라켓(109)이 설치된다. 상기 브라켓(109)에는, 상기 터미널(108)을 둘러싸는 다수의 브라켓이 포함될 수 있다. 상기 브라켓(109)은 외부의 충격 등으로부터 상기 터미널(108)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 쉘(101)의 양측부는 개구되도록 구성된다. 상기 개구된 쉘(101)의 양측부에는, 상기 쉘 커버(102,103)가 결합될 수 있다. 상세히, 상기 쉘 커버(102,103)에는, 상기 쉘(101)의 개구된 일측부에 결합되는 제 1 쉘커버(102) 및 상기 쉘(101)의 개구된 타측부에 결합되는 제 2 쉘커버(103)가 포함된다. 상기 쉘 커버(102,103)에 의하여, 상기 쉘(101)의 내부공간은 밀폐될 수 있다.

도 1을 기준으로, 상기 제 1 쉘커버(102)는 상기 압축기(10)의 우측부에 위치되며, 상기 제 2 쉘커버(103)는 상기 압축기(10)의 좌측부에 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 1,2 쉘커버(102,103)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

상기 압축기(10)에는, 상기 쉘(101) 또는 쉘 커버(102,103)에 구비되어, 냉매를 흡입, 토출 또는 주입시킬 수 있는 다수의 파이프(104,105,106)가 더 포함된다.

상기 다수의 파이프(104,105,106)에는, 냉매가 상기 압축기(10)의 내부로 흡입되도록 하는 흡입 파이프(104)와, 압축된 냉매가 상기 압축기(10)로부터 배출되도록 하는 토출 파이프(105) 및 냉매를 상기 압축기(10)에 보충하기 위한 프로세스 파이프(106)가 포함된다.

일례로, 상기 흡입 파이프(104)는 상기 제 1 쉘커버(102)에 결합될 수 있다. 냉매는 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 축방향을 따라 상기 압축기(10)의 내부로 흡입될 수 있다.

상기 토출 파이프(105)는 상기 쉘(101)의 외주면에 결합될 수 있다. 상기 흡입 파이프(104)를 통하여 흡입된 냉매는 축방향으로 유동하면서, 압축될 수 있다. 그리고, 상기 압축된 냉매는 상기 토출 파이프(105)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 토출 파이프(105)는 상기 제 1 쉘커버(102)보다 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

상기 프로세스 파이프(106)는 상기 쉘(101)의 외주면에 결합될 수 있다. 작업자는 상기 프로세스 파이프(106)를 통하여, 상기 압축기(10)의 내부로 냉매를 주입할 수 있다.

상기 프로세스 파이프(106)는 상기 토출 파이프(105)와의 간섭을 피하기 위하여, 상기 토출 파이프(105)와 다른 높이에서 상기 쉘(101)에 결합될 수 있다. 상기 높이라 함은, 상기 레그(50)로부터의 수직방향(또는 반경방향)으로의 거리로서 이해된다. 상기 토출 파이프(105)와 상기 프로세스 파이프(106)가 서로 다른 높이에서, 상기 쉘(101)의 외주면에 결합됨으로써, 작업 편의성이 도모될 수 있다.

상기 프로세스 파이프(106)가 결합되는 지점에 대응하는, 쉘(101)의 내주면에는 상기 제 2 쉘커버(103)의 적어도 일부분이 인접하게 위치될 수 있다. 달리 말하면, 상기 제 2 쉘커버(103)의 적어도 일부분은, 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 쉘(101)의 내부공간으로 진입하면서 상기 제 2 쉘커버(103)에 의해 작아지고, 그를 통과하며 다시 커지도록 형성된다. 이 과정에서, 냉매의 압력이 감소하여 냉매의 기화가 이루어질 수 있고, 이 과정에서, 냉매에 포함된 유분이 분리될 수 있다. 따라서, 유분이 분리된 냉매가 피스톤(130, 도 3 참조)의 내부로 유입되면서, 냉매의 압축성능이 개선될 수 있다. 상기 유분은, 냉각 시스템에 존재하는 작동유로서 이해될 수 있다.

상기 제 1 쉘커버(102)의 내측면에는, 커버지지부(102a)가 구비된다. 상기 커버지지부(102a)에는, 후술할 제 2 지지장치(185)가 결합될 수 있다. 상기 커버지지부(102a) 및 상기 제 2 지지장치(185)는, 압축기(10)의 본체를 지지하는 장치로서 이해될 수 있다. 여기서, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내부에 구비되는 부품을 의미하며, 일례로 전후 왕복운동 하는 구동부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부가 포함될 수 있다. 상기 구동부에는, 후술할 피스톤(130), 마그넷 프레임(138), 영구자석(146), 서포터(137) 및 흡입 머플러(150) 등과 같은 부품이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 지지부에는, 후술할 공진스프링(176a,176b), 리어 커버(170), 스테이터 커버(149), 제 1 지지장치(165) 및 제 2 지지장치(185) 등과 같은 부품이 포함될 수 있다.

상기 제 1 쉘커버(102)의 내측면에는, 스토퍼(102b)가 구비될 수 있다. 상기 스토퍼(102b)는 상기 압축기(10)의 운반 중 발생하는 진동 또는 충격등에 의하여, 상기 압축기의 본체, 특히 모터 어셈블리(140)가 상기 쉘(101)에 부딪혀 파손되는 것을 방지하는 구성으로서 이해된다. 상기 스토퍼(102b)는, 후술할 리어 커버(170)에 인접하게 위치되어, 상기 압축기(10)에 흔들림이 발생할 때, 상기 리어 커버(170)가 상기 스토퍼(102b)에 간섭됨으로써, 상기 모터 어셈블리(140)에 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있다.

상기 쉘(101)의 내주면에는, 스프링체결부(101a)가 구비될 수 있다. 일례로, 상기 스프링체결부(101a)는 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 상기 스프링체결부(101a)는 후술할 제 1 지지장치(165)의 제 1 지지스프링(166)에 결합될 수 있다. 상기 스프링체결부(101a)와 상기 제 1 지지장치(165)가 결합됨으로써, 상기 압축기의 본체는 상기 쉘(101)의 내측에 안정적으로 지지될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 내부 부품의 분해 사시도이고, 도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 압축기(10)에는, 상기 쉘(101)의 내부에 제공되는 실린더(120)와, 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.

상기 압축기(10)에는, 상기 피스톤(130)에 연결되며, 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. 일례로, 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 머플러(151,152,153)에는, 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), 제 2 머플러(152) 및 제 1 머플러(151)를 차례로 통과할 수 있다. 이 과정에서, 냉매의 유동소음은 저감될 수 있다.

상기 제 1 머플러(151)와 상기 제 2 머플러(152)가 결합되는 경계면에는 머플러 필터(미도시)가 위치될 수 있다. 일례로, 상기 머플러 필터는 원형의 형상을 가질 수 있으며, 상기 머플러 필터의 외주부는 상기 제 1,2 머플러(151,152)의 사이에 지지될 수 있다.

이하, 설명의 편의상, 방향을 정의한다.

"축 방향"이라 함은, 상기 피스톤(130)이 왕복운동 하는 방향, 즉 도 4에서 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. 예를 들어, 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 4의 세로 방향으로 이해될 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 실린더(120)는, 상기 제 1 머플러(151)의 적어도 일부분 및 상기 피스톤 본체(131)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다.

상기 실린더(120)의 내부에는, 상기 피스톤(130)에 의하여 냉매가 압축되는 압축 공간(P)이 형성된다. 그리고, 상기 피스톤 본체(131)의 전면부에는, 상기 압축 공간(P)으로 냉매를 유입시키는 흡입포트(133)가 형성되며, 상기 흡입포트(133)의 전방에는 상기 흡입포트(133)를 선택적으로 개방하는 흡입 밸브(135)가 제공된다. 상기 흡입 밸브(135)의 대략 중심부에는, 소정의 체결부재(134)가 결합되는 체결공(135a, 도 6 참고)이 형성될 수 있다.

또한, 압축기는 토출커버(160) 및 토출밸브 어셈블리(161, 163)을 포함한다. 상기 토출커버(160)는 상기 압축 공간(P)의 전방에 설치되어, 상기 압축 공간(P)에서 배출된 냉매의 토출공간(160a)을 형성한다. 상기 토출공간(160a)은 토출커버(160)의 내부 벽에 의하여 구획되는 다수의 공간부가 포함된다. 상기 다수의 공간부는 전후 방향으로 배치되며, 서로 연통될 수 있다.

상기 토출밸브 어셈블리(161,163)는 상기 토출커버(160)에 결합되며 상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매를 선택적으로 배출시킨다. 상기 토출밸브 어셈블리(161,163)에는, 상기 압축 공간(P)의 압력이 토출압력 이상이 되면 개방되어 냉매를 상기 토출공간(160a)으로 유입시키는 토출 밸브(161) 및 상기 토출 밸브(161)와 토출커버(160)의 사이에 제공되어 축 방향으로 탄성력을 제공하는 스프링 조립체(163)가 포함된다.

상기 스프링 조립체(163)에는, 밸브 스프링(163a) 및 상기 밸브 스프링(163a)을 상기 토출커버(160)에 지지하기 위한 스프링지지부(163b)가 포함된다. 일례로, 상기 밸브 스프링(163a)에는, 판 스프링이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 스프링지지부(163b)는 사출공정에 의하여 상기 밸브 스프링(163a)에 일체로 사출 성형될 수 있다.

상기 토출 밸브(161)는 상기 밸브 스프링(163a)에 결합되며, 상기 토출 밸브(161)의 후방부 또는 후면은 상기 실린더(120)의 전면에 지지 가능하도록 위치된다. 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면에 지지되면 상기 압축공간(P)은 밀폐된 상태를 유지하며, 상기 토출 밸브(161)가 상기 실린더(120)의 전면으로부터 이격되면 상기 압축공간(P)은 개방되어, 상기 압축공간(P) 내부의 압축된 냉매가 배출될 수 있다.

즉, 상기 압축 공간(P)은 상기 흡입 밸브(135)와 상기 토출 밸브(161)의 사이에 형성되는 공간으로서 이해된다. 그리고, 상기 흡입 밸브(135)는 상기 압축 공간(P)의 일 측에 형성되고, 상기 토출 밸브(161)는 상기 압축 공간(P)의 타 측, 즉 상기 흡입 밸브(135)의 반대측에 제공될 수 있다.

상기 피스톤(130)이 상기 실린더(120)의 내부에서 왕복 직선운동 하는 과정에서, 상기 압축공간(P)의 압력이 흡입압력 이하가 되면 상기 흡입 밸브(135)가 개방되어 냉매는 상기 압축 공간(P)으로 흡입된다. 반면에, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 흡입압력 이상이 되면 상기 흡입 밸브(135)가 닫힌 상태에서 상기 압축공간(P)의 냉매가 압축된다.

한편, 상기 압축공간(P)의 압력이 상기 토출압력 이상이 되면, 상기 밸브 스프링(163a)이 전방으로 변형하면서 상기 토출 밸브(161)를 개방시키고, 냉매는 상기 압축공간(P)으로부터 토출되어, 토출커버(160)의 토출공간으로 배출된다. 상기 냉매의 배출이 완료되면, 상기 밸브 스프링(163a)은 상기 토출 밸브(161)에 복원력을 제공하여, 상기 토출 밸브(161)가 닫혀지도록 한다.

또한, 상기 토출 커버(160)의 토출공간(160a)을 유동하는 냉매를 배출시키도록 상기 토출 커버(160)에 커버파이프(162a)가 결합된다. 일례로, 상기 커버파이프(162a)는 금속재질로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 커버파이프(162a)를 유동하는 냉매를 상기 토출 파이프(105)로 전달하도록, 상기 커버파이프(162a)에 루프 파이프(162b)가 더 결합된다. 상기 루프 파이프(162b)의 일 측은 상기 커버파이프(162a)에 결합되며, 타 측은 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다.

상기 루프 파이프(162b)는 플렉서블한 재질로 구성되며, 상대적으로 길게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 루프 파이프(162b)는 상기 커버파이프(162a)로부터 상기 쉘(101)의 내주면을 따라 라운드지게 연장되어, 상기 토출 파이프(105)에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 루프 파이프(162b)는 감겨진 형상을 가질 수 있다.

상기 압축기(10)에는, 프레임(110)이 더 포함된다. 상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 고정시키는 구성으로서 이해된다. 일례로, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 압입(壓入, press fitting)될 수 있다. 상기 실린더(120) 및 프레임(110)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 구성될 수 있다.

상기 프레임(110)은 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치된다. 즉, 상기 실린더(120)는 상기 프레임(110)의 내측에 수용되도록 위치될 수 있다. 그리고, 상기 토출커버(160)는 체결부재에 의하여 상기 프레임(110)의 전면에 결합될 수 있다.

상기 모터 어셈블리(140)에는, 상기 프레임(110)에 고정되어 상기 실린더(120)를 둘러싸도록 배치되는 아우터 스테이터(141)와, 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.

상세히, 도 4의 단면도를 기준으로, 상기 마그넷 프레임(138)은 상기 피스톤 플랜지(132)에 결합되어 외측 반경방향으로 연장되며 전방으로 절곡될 수 있다. 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 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 권선체(141b,141c,141d)에는, 보빈(141b) 및 상기 보빈의 원주 방향으로 권선된 코일(141c)이 포함된다. 그리고, 상기 코일 권선체(141b,141c,141d)에는, 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)에 마련된 단자삽입부에 삽입되도록 배치될 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(110)에 의하여 지지되며, 타측부는 상기 스테이터 커버(149)에 의하여 지지될 수 있다.

상기 스테이터 커버(149)와 상기 프레임(110)은 커버체결부재(149a)에 의해 체결된다. 상기 커버체결부재(149a)는, 상기 스테이터 커버(149)를 관통하여 상기 프레임(110)을 향하여 전방으로 연장되며, 상기 프레임(110)에 마련된 체결홀에 결합될 수 있다.

상기 이너 스테이터(148)는 상기 프레임(110)의 외주에 고정된다. 그리고, 상기 이너 스테이터(148)는 복수 개의 라미네이션이 상기 프레임(110)의 외측에서 원주 방향으로 적층되어 구성된다.

상기 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 흡입 머플러(150)가 관통하도록 배치될 수 있다. 상기 피스톤 플랜지(132), 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.

상기 압축기(10)에는, 상기 스테이터 커버(149)에 결합되어 후방으로 연장되며, 제 2 지지장치(185)에 의하여 지지되는 리어 커버(170)가 더 포함된다.

상세히, 상기 리어 커버(170)에는 3개의 지지레그가 포함되며, 상기 3개의 지지레그는 상기 스테이터 커버(149)의 후면에 결합될 수 있다. 상기 3개의 지지레그와, 상기 스테이터 커버(149)의 후면 사이에는, 스페이서(181)가 개재될 수 있다. 상기 스페이서(181)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.

상기 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어 상기 흡입 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.

상기 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 압축기(10)의 내부에서 왕복 운동하는 구동부의 안정적인 움직임이 수행되며, 상기 구동부의 움직임에 따른 진동 또는 소음 발생을 줄일 수 있다.

상기 서포터(137)에는, 상기 제 1 공진스프링(176a)에 결합되는 제 1 스프링지지부(137a)가 포함된다.

상기 압축기(10)에는, 상기 프레임(110)과, 상기 프레임(110) 주변의 부품간의 결합력을 증대하기 위한 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)가 포함된다.

상세히, 상기 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 토출커버(160)가 결합되는 부분에 구비되는 제 1 실링부재(127)가 포함된다. 상기 제 1 실링부재(127)는, 상기 프레임(110)의 제 1 설치홈에 배치될 수 있다.

상기 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 실린더(120)가 결합되는 부분에 구비되는 제 2 실링부재(128)가 더 포함된다. 상기 제 2 실링부재(128)는, 상기 프레임(110)의 제 2 설치홈에 배치될 수 있다.

상기 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)에는, 상기 실린더(120)와 상기 프레임(110)의 사이에 제공되는 제 3 실링부재(129a)가 더 포함된다. 상기 제 3 실링부재(129a)는, 상기 실린더(120)의 후방부에 형성되는 실린더홈에 배치될 수 있다. 상기 제 3 실링부재(129a)는, 프레임의 내주면과 실린더의 외주면 사이에 형성되는 가스 포켓의 냉매가 외부로 누설되는 것을 방지하며, 상기 프레임(110)과 실린더(120)의 결합력을 증대시키는 기능을 수행할 수 있다.

상기 다수의 실링부재(127,128,129a,129b)에는, 상기 프레임(110)과 상기 이너 스테이터(148)가 결합되는 부분에 구비되는 제 4 실링부재(129b)가 더 포함된다. 상기 제 4 실링부재(129b)는, 상기 프레임(110)의 제 3 설치홈에 배치될 수 있다. 상기 제 1 내지 제 4 실링부재(127,128,129a,129b)는 링 형상을 가질 수 있다.

상기 압축기(10)에는, 상기 토출커버(160)에 결합되며, 상기 압축기(10)의 본체의 일 측을 지지하는 제 1 지지장치(165)가 더 포함된다. 상기 제 1 지지장치(165)는 상기 제 2 쉘커버(103)에 인접하게 배치되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다. 상세히, 상기 제 1 지지장치(165)에는, 제 1 지지스프링(166)이 포함된다. 상기 제 1 지지스프링(166)은, 도 2에서 설명한 상기 스프링체결부(101a)에 결합될 수 있다.

상기 압축기(10)에는, 상기 리어 커버(170)에 결합되어, 상기 압축기(10)의 본체의 타 측을 지지하는 제 2 지지장치(185)가 더 포함된다. 상기 제 2 지지장치(185)는 상기 제 1 쉘커버(102)에 결합되어, 상기 압축기(10)의 본체를 탄성 지지할 수 있다. 상세히, 상기 제 2 지지장치(185)에는, 제 2 지지스프링(186)이 포함된다. 상기 제 2 지지스프링(186)은, 도 2에서 설명한 상기 커버지지부(102a)에 결합될 수 있다.

상기 실린더(120)에는, 축방향으로 연장되는 실린더 본체(121) 및 상기 실린더 본체(121)의 전방부 외측에 구비되는 실린더 플랜지(122)가 포함된다. 상기 실린더 본체(121)는, 축방향의 중심축을 가지는 원통 형상을 이루며, 상기 프레임(110)의 내부에 삽입된다. 따라서, 상기 실린더 본체(121)의 외주면은 상기 프레임(110)의 내주면에 대향되도록 위치될 수 있다.

상기 실린더 본체(121)에는, 상기 토출밸브(161)를 통하여 배출된 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 유입되는 가스유입부(126)가 형성된다. 상기 적어도 일부의 냉매는, 피스톤(130)과 실린더(120) 사이의 가스 베어링으로 사용되는 냉매로서 이해된다.

상기 가스 베어링으로 사용되는 냉매는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 프레임(110)에 형성되는 가스 홀(114)을 경유하여, 상기 프레임(110)의 내주면과 상기 실린더(120)의 외주면 사이에 형성되는 가스 포켓으로 유동한다. 그리고, 상기 가스 포켓의 냉매는, 상기 가스유입부(126)로 유동할 수 있다.

상세히, 상기 가스유입부(126)는 상기 실린더 본체(121)의 외주면으로부터 반경방향 내측으로 함몰하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 가스유입부(126)는 축방향 중심축을 기준으로, 상기 실린더 본체(121)의 외주면을 따라 원형의 형상을 가지도록 구성될 수 있다. 상기 가스유입부(126)는 다수 개가 제공될 수 있다. 일례로, 상기 가스유입부(126)는 2개 구비될 수 있다.

상기 실린더 본체(121)에는, 상기 가스유입부(126)로부터 반경방향 내측으로 연장되는 실린더 노즐(125)이 포함된다. 상기 실린더 노즐(125)은, 상기 실린더 본체(121)의 내주면까지 연장될 수 있다.

상기 가스유입부(126)를 통과한 냉매는 상기 실린더 노즐(125)을 통하여, 상기 실린더 본체(121)의 내주면과 상기 피스톤 본체(131)의 외주면 사이 공간으로 유입된다. 이러한 냉매는, 상기 피스톤(130)에 부상력을 제공하여, 상기 피스톤(130)에 대한 가스 베어링의 기능을 수행한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 피스톤을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 피스톤 구성을 보여주는 분해 사시도이다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 피스톤(130)은 상기 실린더(120)의 내부에서 축방향, 즉 전후 방향으로 왕복운동 가능하게 제공된다. 또한, 상기 피스톤(130)에는, 대략 원기둥 형상을 가지며 전후 방향으로 연장되는 상기 피스톤 본체(131) 및 상기 피스톤 본체(131)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 상기 피스톤 플랜지(132)가 포함된다.

상기 피스톤 본체(131)의 전방부에는, 체결공(131b)이 형성되는 본체 전단부(131a)가 마련된다. 그리고, 상기 본체 전단부(131a)에는 앞서 설명한 상기 흡입포트(133)가 형성된다. 상기 흡입포트(133)은 다수 개가 형성되며, 상기 다수 개의 흡입포트(133)은 상기 체결공(131b)의 외측에 형성된다. 즉, 상기 다수 개의 흡입포트(133)는 상기 체결공(131b)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

일례로, 상기 다수 개의 흡입포트(133)에는, 8개의 흡입포트이 포함될 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 8개의 흡입포트은 2개씩 쌍을 이루어 상기 체결공(131b)을 기준으로 사방(四方)으로 배치될 수 있다. 이와 같은 흡입포트의 개수, 위치 및 형태 등은 예시적인 것이며 흡입포트는 다양한 형태로 마련될 수 있다.

상기 흡입포트(133)의 전단에는 앞서 설명한 상기 흡입밸브(135)가 배치된다. 상기 흡입밸브(135)에는, 중심부에 마련된 결합공(135a) 및 상기 결합공(135a)의 외측에 형성된 날개부(135b)가 포함된다.

상기 흡입밸브(135)는 소정의 체결부재(134)를 통해 상기 체결공(131b)에 결합된다. 상기 체결부재(134)는 상기 결합공(135a)을 관통하여 상기 피스톤 본체(131)에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 체결부재(134)는 상기 흡입밸브(135)의 결합공(135a)을 관통하여 상기 피스톤(130)의 상기 체결공(131b)에 결합된다.

상기 날개부(135b)는 상기 결합공(135a)을 중심으로 다수 개가 마련될 수 있다. 특히, 상기 다수의 날개부(135b)는 상기 흡입포트(133)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 그리고, 각 흡입포트은 하나의 날개부에 의하여 선택적으로 개폐될 수 있다. 일례로, 상기 다수의 날개부(135b)에는, 4개의 날개부가 포함되어 각각 한 쌍의 흡입포트을 개폐할 수 있다.

상기 피스톤 본체(131)의 외주면에는, 제 1 피스톤 홈(136a)이 형성된다. 상기 제 1 피스톤 홈(136a)은, 상기 피스톤 본체(131)의 반경방향 중심선을 기준으로 전방에 위치할 수 있다. 상기 제 1 피스톤 홈(136a)은, 상기 실린더 노즐(125)을 통하여 유입되는 냉매가스의 원활한 유동을 가이드 하고, 압력 손실을 방지하기 위하여 구비되는 구성으로서 이해될 수 있다.

또한, 상기 피스톤 본체(131)의 외주면에는, 제 2 피스톤 홈(136b)이 형성된다. 상기 제 2 피스톤 홈(136b)은, 상기 피스톤 본체(131)의 반경방향 중심선을 기준으로 후방에 위치할 수 있다. 즉, 상기 제 2 피스톤 홈(136b)은 상기 제 1 피스톤 홈(136a)과 상기 피스톤 플랜지(132)의 사이에 배치되는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 상기 제 2 피스톤 홈(136b)은, 상기 피스톤(130)의 부상을 위하여 사용되는 냉매 가스가 상기 실린더(120)의 외부로 배출되는 것을 가이드 하는 "배출가이드 홈"으로서 이해될 수 있다. 냉매가스가 상기 제 2 피스톤 홈(136b)을 통하여 상기 실린더(120)의 외부로 배출됨으로써, 가스 베어링에 사용된 냉매가스가 상기 피스톤 본체(131)의 전방을 경유하여 상기 압축공간(P)으로 재유입되는 것을 방지할 수 있다.

상기 피스톤 플랜지(132)에는, 상기 피스톤 본체(131)의 후방부로부터 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지 본체(132a) 및 상기 플랜지 본체(132a)로부터 반경방향 외측으로 더 연장되는 피스톤 체결부(132b)가 포함된다.

상기 피스톤 체결부(132b)에는, 소정의 체결부재가 결합되는 피스톤 체결공(132c)이 포함된다. 상기 체결부재는 상기 피스톤 체결공(132c)을 관통하여, 상기 마그넷 프레임(138) 및 상기 서포터(137)에 결합될 수 있다. 그리고, 상기 피스톤 체결부(132b)는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 피스톤 체결부(132b)는 서로 이격되어 상기 플랜지 본체(132a)의 외주면에 배치될 수 있다.

상기 피스톤 본체(131)의 후방부는 개구되어, 냉매의 흡입이 이루어질 수 있다. 상기 흡입 머플러(150) 중 적어도 일부가 상기 개구된 피스톤 본체(131)의 후방부를 통하여 상기 피스톤 본체(131)의 내부로 삽입될 수 있다.

도 7은 도 6의 II-II'를 따라 절개한 단면도이고, 도 8은 도 6의 II-II'를 따라 절개한 단면사시도이며, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 압축기의 피스톤의 후면도이다. 편의에 따라, 체결부재(134)와 흡입밸브(135)는 생략하고 도시하였다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(130)은 내부에 소정의 저장공간을 형성한다. 상기 저장공간은 냉매가 유동되는 공간으로, 냉매는 상기 피스톤(130)의 후방에서 유입되어 전방으로 토출된다. 상기 피스톤(130)의 전방으로 토출되는 냉매는 상기 흡입포트(133)를 따라 유동된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 흡입포트(133)에는, 냉매가 유입되도록 상기 피스톤(130)의 내부에 마련된 입구부(133a)와, 냉매가 토출되도록 상기 피스톤(130)의 본체 전단부(131a)에 마련된 출구부(133b)가 포함된다. 즉, 상기 흡입포트(133)의 일 단에는 상기 입구부(133a)가 마련되고, 타 단에는 상기 출구부(133b)가 마련된다.

상기 입구부(133a)와 상기 출구부(133b)의 면적은 서로 다르게 형성된다. 자세하게는 상기 입구부(133a)의 면적은 상기 출구부(133b)의 면적보다 넓게 형성된다. 이때, 면적은 반경방향의 넓이를 뜻한다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 입구부(133a)는 하나로 마련되고, 상기 출구부(133b)는 복수 개로 형성된다. 다르게 말하자면, 상기 피스톤(130)의 내부공간이 넓어지도록 내측 전단부(139)에 단차가 형성된다.

상기 내측 전단부(139)는 상기 본체 전단부(131a)에 대향되는 면으로, 특히, 상기 본체 전단부(131a)에는 상기 출구부(133b)가 형성되고, 상기 내측 전단부(139)에는 입구부(133a)가 형성된다.

상기 내측 전단부(139)에는, 상기 피스톤(130)의 반경중심을 기준으로 배치되는 제 1 면 내지 제 4 면(139a 내지 139d)이 포함된다.

상기 제 1 면(139a)은 상기 체결공(131b)의 후측에 마련되어 상기 피스톤(130)의 반경중심에 배치된다. 상기 제 1 면(139a)은 상기 체결공(131b)에 상기 체결부재(134)가 삽입되는 경우, 삽입되는 상기 체결부재(134)의 일 단과 소정의 간격으로 이격되는 위치에 마련될 수 있다.

상기 제 2 면(139b)은 상기 제 1 면(139a)에서 절곡되어 연장되며, 상기 체결공(131b)의 외측을 둘러싸도록 마련된다. 상기 제 2 면(139b)은 상기 체결공(131b)에 상기 체결부재(134)가 삽입되는 경우, 삽입되는 상기 체결부재(134)의 외측과 소정의 간격으로 이격되는 위치에 마련될 수 있다. 상기 제 1 면(139a) 및 상기 제 2 면(139b)이 상기 체결부재(134)와 소정의 간격으로 이격됨에 따라, 상기 체결부재(134)의 결합력에 의해 상기 피스톤(130)이 파손되는 것을 방지하고 강도를 확보할 수 있다.

또한, 상기 제 2 면(139b)은 상기 입구부(133a)의 내측면을 형성할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 면(139b)은 축방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 상기 제 2 면(139b)은 냉매의 유동을 가이드하도록 소정의 각도로 연장될 수 있다.

상기 제 3 면(139c)은 상기 제 2 면(139b)에서 절곡되어 연장된다. 상기 입구부(133a)로 유입된 냉매는 상기 제 3 면(139c)에서 각각의 흡입포트(133)로 분배된다.

상기 제 4 면(139d)은 상기 입구부(133a)의 외측에 마련된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 4 면(139d)은 상기 제 1 면(139a)과 반경방향으로 동일선상에 위치한다. 또한, 상기 제 1 면(139a)과 상기 제 4 면(139d)은 상기 입구부(133a)의 넓이만큼 이격되어 배치된다.

이때, 상기 본체 전단부(133a)에서 상기 제 1 면 또는 상기 제 4 면까지의 축방향길이를 흡입포트 길이(L1)라 한다. 또한, 상기 제 3 면까지에서 상기 제 1 면 또는 상기 제 4 면까지의 축방향길이를 흡입단차 길이(L2)라 한다. 상기 흡입단차 길이(L2)는 상기 흡입포트(133)에서 단차가 형성된 부분, 또는 상기 입구부(133a)의 길이로 이해될 수 있다.

상기 흡입단차 길이(L2)는 상기 흡입포트 길이(L1)의 반 이상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡입포트 길이(L1)가 10mm인 경우, 상기 흡입단차 길이(L2)는 5mm로 마련될 수 있다. 이는 예시적인 것으로 상기 흡입단차 길이(L2)는 상기 흡입포트 길이(L1)보다 적고, 상기 본체 전단부(131a)가 형성될 수 있는 길이로 마련될 수 있다.

상기 피스톤(130) 전방부의 형성과정을 설명하면, 양 단의 면적이 동일하도록 복수개의 통로를 형성한다. 즉, 상기 출구부(133b)의 면적을 단면적으로 하여 축방향으로 연장된 복수 개의 통로를 형성한다. 상세하게는, 상기 체결공(131b)을 중심으로 사방으로 마련된 8개의 통로를 형성한다.

각 통로의 단면적을 형성하는 원의 중심을 연결한 가상의 원과, 상기 체결공에서 외측으로 소정의 간격으로 이격된 원, 즉, 제 1 면(139a)의 면적을 설정한다. 이때, 이격된 상기 가상의 원과 이격되 원의 사이를 함몰하여 단차를 형성한다.

이때, 상기 입구부(133a)는 상기 제 1 면(139a)의 외측과, 상기 제 4 면(139d)의 내측에 의해 형성된다. 또한, 제 4 면(139d)의 내측은 가상의 원과 미리 형성한 통로의 외측면에 의해 형성된다.

도 10은 본 발명 및 종래 발명의 피스톤의 흡입포트 성능을 비교한 표이다.

도 10에서는, 본원발명과 종래발명의 흡입포트 질량유량과 흡입포트 압력을 비교하고 있다. 이때, 종래발명은 단차가 형성되지 않은, 즉, 입구부와 출구부의 면적이 동일한 흡입포트를 말한다.

종래발명과 본원발명은 동일한 출구부를 갖는 것을 전제로 한다. 또한, 상기 입구부 및 상기 내측 전단부의 형상을 제외한 모든 구조 및 조건이 동일한 압축기를 전제로 한다. 이때, 피스톤은 사이클당 평균적으로 95Hz로 왕복운동하는 경우를 측정하였다.

상기 흡입포트 질량유량은 흡입포트를 유동하는 냉매의 질량유량을 뜻한다. 이때, 종래발명은 평균적으로 약 0.1065kg/s의 흡입포트 질량유량을 갖고, 본원발명은 평균적으로 약 0.1112kg/s의 흡입포트 질량유량을 갖는다. 따라서, 본원발명의 흡입포트 질량유량은 종래발명에 비하여 약 4.4% 증가되었다.

또한, 흡입포트 압력은 흡입밸브가 열린경우 평균적인 상기 출구부의 압력을 뜻한다. 이때, 종래발명은 평균적으로 약 36660Pa의 흡입포트 압력을 갖고, 본원발명은 평균적으로 약 37000Pa의 흡입포트 압력을 갖는다. 따라서, 본원발명의 흡입포트 압력은 종래발명에 비하여 약 0.9% 증가되었다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 압축기는, 내측 전단부에 단차가 형성된 만큼 냉매가 유동되는 공간이 증가된다. 따라서, 냉매의 질량유량이 증가하고 냉력이 상승할 수 있다. 결국, 압축기의 효율이 상승된다.

또한, 입구부가 출구부보다 넓은 면적을 가진 흡입포트를 통해 냉매가 배출됨에 따라, 흡입포트 내부의 압력이 증가한다. 그에 따라, 흡입밸브의 응답속도가 개선되어 효율이 향상될 수 있다.

10 : 압축기 130 : 피스톤
131 : 피스톤 본체 131a : 본체 전단부
131b : 체결공 133 : 흡입포트
133a : 입구부 133b : 출구부
134 : 체결부재 135 : 흡입포트
139 : 내측 전단부 L1 : 흡입포트 길이
L2 : 흡입단차 길이

Claims (8)

1. 냉매의 압축 공간을 형성하는 실린더와,
   상기 실린더의 내부에서 축 방향으로 왕복 운동하게 제공되는 피스톤을 포함하고,
   상기 피스톤에는, 상기 압축 공간으로 냉매를 유입시키는 흡입포트가 형성되고,
   상기 흡입포트에는,
   상기 흡입포트로 냉매가 유입되도록 상기 피스톤의 내부에 마련된 입구부와,
   상기 흡입포트에서 냉매가 토출되도록 상기 압축공간을 향해 마련된 출구부가 포함되고,
   상기 입구부의 면적은 상기 출구부의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 입구부의 개수는 상기 출구부의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 피스톤에는,
   상기 입구부가 형성된 내측 전단부와,
   상기 내측 전단부보다 전방부에 위치하고, 상기 출구부가 형성된 본체 전단부가 포함되고,
   상기 내측 전단부에는 전방부를 향해 함몰된 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 내측 전단부에는,
   제 1 면과,
   상기 제 1 면에서 절곡된 제 2 면과,
   상기 제 2 면에서 절곡되어 외측으로 연장된 제 3 면이 포함되고,
   상기 내측 전단부는 상기 제 3 면이 상기 제 1 면보다 전방부에 형성되도록 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 면과 상기 제 3 면 사이의 길이(L2)는 상기 제 1 면과 상기 본체 전단부 사이의 길이(L1)의 반 이상인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 2 면의 축방향 길이는 상기 흡입포트의 축방향길이의 반 이상인 것을 특징으로 왕복동식 압축기.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 피스톤에는,
   상기 흡입포트를 개폐시키는 흡입밸브를 상기 피스톤에 결합시키는 체결부재와,
   상기 체결부재가 삽입되도록 상기 피스톤에 함몰형성된 체결공이 더 포함되고,
   상기 흡입포트는 상기 체결공의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 입구부는 상기 체결공의 외측 둘레를 따라 형성되고,
   상기 출구부는 상기 체결공의 외측에 복수 개가 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.

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