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KR100371165B1 - 리니어 압축기의 유동저항 저감구조 - Google Patents

리니어 압축기의 유동저항 저감구조 Download PDF

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KR100371165B1
KR100371165B1 KR10-2000-0030041A KR20000030041A KR100371165B1 KR 100371165 B1 KR100371165 B1 KR 100371165B1 KR 20000030041 A KR20000030041 A KR 20000030041A KR 100371165 B1 KR100371165 B1 KR 100371165B1
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KR
South Korea
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stator assembly
magnet holder
frame
piston
linear compressor
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KR10-2000-0030041A
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허경범
송계영
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 리니어 압축기의 유동저항 저감구조에 관한 것으로, 본 발명은 프레임에 장착되어 모터를 구성하는 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체사이에 위치하여 가동자인 영구자석이 장착됨과 아울러 실린더 내부에 결합되는 피스톤과 결합되어 모터의 직선 왕복 구동력을 피스톤에 전달하는 자석 홀더가 직선 왕복 운동하는 과정에서 발생되는 유체의 유동을 원활하게 이루어지도록 상기 자석 홀더에 복수개의 유체 유동구멍을 형성하여 모터의 직선 왕복 구동력에 의해 피스톤이 실린더에서 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정에서 부품들의 움직임, 즉 무빙 메스에 의해 밀폐용기내부에서 발생되는 유체의 유동 저항을 최소화함으로써 풍손에 의해 압축 손실을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 압축기의 유동저항 저감구조{STRUCTURE FOR REDUCING FLOW RELUCTANCE IN LINEAR COMPRESSOR}
본 발명은 리니어 압축기의 유동저항 저감구조에 관한 것으로, 특히 모터의 구동력을 전달받아 피스톤이 실린더내부에서 직선 왕복 운동하는 과정에서 발생되는 유체의 유동 저항을 최소화할 수 있도록 한 리니어 압축기의 유동저항 저감구조에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 공기나 냉매가스 등의 유체를 압축시키는 기계이다. 상기 압축기의 일례로 리니어 압축기는 모터의 직선 구동력이 피스톤에 전달되어 피스톤이 실린더내부를 직선 왕복 운동하면서 냉매가스를 흡입하고 압축하게 된다.
도 1은 상기 리니어 압축기의 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 리니어 압축기는 소정 크기의 밀폐 공간을 갖는 밀폐용기(1)와, 소정의 형상으로 형성되어 상기 밀폐용기(1)의 내부에 장착되는 프레임(10)과, 그 프레임(10)에 형성된 실린더 삽입구멍에 삽입되는 실린더(20)와, 모터(M)를 구성하며 상기 프레임(10)에 결합되는 아우터 스테이터 조립체(31) 및 그 아우터 스테이터 조립체(31)에 일정 간격을 두고 삽입되도록 결합되는 이너 스테이터 조립체(30) 그리고 상기 이너 스테이터 조립체(30)와 아우터 스테이터 조립체(31)사이에 움직임 가능하도록 삽입되어 가동자를 이루는 영구자석(32)들과, 상기 실린더(20)의 압축공간(P)에 삽입되는 피스톤(40)과, 상기 영구자석(32)들이 결합됨과 아울러 상기 피스톤(40)에 연결되어 모터(M)의 구동력을 피스톤(40)에 전달하는 자석 홀더(90)와, 상기 프레임(10)에 결합되어 자석 홀더(90)를 복개하는 복개부재(50)와, 상기 모터(M)의 가동자, 즉 영구자석(32)과 자석 홀더(90) 그리고 피스톤(40)으로 구성되는 무빙 메스(Moving Mass)의 움직임을 탄성적으로 지지하는 스프링(60)(61)과, 상기 실린더(20)의 일측에 결합되는 토출커버(70) 및 그 토출커버(70)내에 위치하는 실린더(20)의 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브 조립체(71)와, 상기 프레임(10)의 하부에 설치되어 오일을 공급하는 오일피더(80)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 밀폐용기(1)의 일측에 가스가 유입되는 흡입관(2)이 결합되고 그 밀폐용기(1) 저면에 오일이 채워져 있다.
미설명 부호 33은 권선 코일이고 42는 흡입밸브이다.
상기한 바와 같은 리니어 압축기의 작동은 다음과 같다.
먼저 전원이 인가되어 모터(M)를 구성하는 권선 코일(33)에 전류가 흐르게 되면 스테이터에 형성되는 플럭스(Flux)와 영구자석(32)의 상호작용에 의해 영구자석(32)이 힘을 받아 직선 왕복 운동하게 되며 그 구동력이 자석 홀더(90)를 통해 피스톤(40)에 전달되어 피스톤(40)이 실린더(20)내부에서 왕복 운동하게 되며 이때 자석 홀더(90) 및 피스톤(40)을 포함한 무빙 메스는 스프링(60)(61)에 의해 지지된다. 상기 피스톤(40)이 실린더(20)내부, 즉 압축공간(P)에서 직선 왕복 운동함에 따라 토출밸브 조립체(71)가 함께 동작하면서 압축공간(P)내로 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정을 반복하게 되며 그 토출된 고온 고압상태의 가스는 토출커버(70)를 통해 토출된다. 그리고 상기 오일피더(80)는 피스톤(40)의 직선 왕복운동에 의해 발생되는 진동에 의해 오일을 펌핑하여 슬라이딩이 일어나는 부품에 공급하게 된다.
한편, 상기 모터의 직선 왕복 구동력을 피스톤(40)에 전달하는 자석 홀더(90)의 종래 구조는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 아우터 스테이터 조립체(31)와 이너 스테이터 조립체(30)사이에 삽입되도록 얇은 두께를 갖는 원통 형태의 원통 몸체부(91)와 그 원통 몸체부(91)의 일측면을 이루는 결합부(92)로 이루어진다. 상기 결합부(92)는 그 가운데에 관통구멍(93)이 형성되며 그 결합부(93)는 피스톤(40)의 단부와 결합된다. 그리고 상기 원통 몸체부(91)에 일정 간격을 이루도록 다수개의 영구자석(32)이 장착된다.
이와 같은 자석 홀더(90)는 아우터 스테이터 조립체(31)와 이너 스테이터 조립체(30)에 흐르는 플럭스와 영구자석(32)에 의한 상호작용에 의해 영구자석(32)이 직선 왕복 운동하게 되면 그 영구자석(32)에 의해 함께 움직이면서 그 직선 왕복 운동을 피스톤(40)에 전달하게 된다. 이와 같이 자석 홀더(90)가 아우터 스테이터 조립체(31)와 이너 스테이터 조립체(30)사이에서 직선 왕복 운동하는 과정에서 원통 형태로 형성된 자석 홀더(90)내부로 유체가 유입되고 유출되는 유체의 유동이 발생된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 구조는 자석 홀더(90)가 직선 왕복 운동하는 과정에서 발생되는 유체의 유동이 프레임(10)과 아우터 스테이터 조립체(31) 그리고 이너 스테이터 조립체(30) 등의 부품들로 인하여 원활하게 이루어지지 못하게 될 뿐만 아니라 유체를 압축시키게 되어 손실을 유발시키게 되는 문제점이 있었다.또한 종래 기술의 리니어 압축기는 리니어 모터의 특성상 자석 홀더가 이너 코어와 아우터 코어의 공극 사이에서 직선 왕복 운동을 하게 되는데 이로 인해 자석 홀더에 eddy current, 즉 철손이 발생하여 모터의 효율을 저하시키게 됩니다.
상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 모터의 구동력을 전달받아 피스톤이 실린더내부에서 직선 왕복 운동하는 과정에서 발생되는 유체의 유동 저항을 최소화할 수 있도록 한 리니어 압축기의 유동저항 저감구조를 제공함에 있다.또한 본 발명의 목적은 자석 홀더에 발생하는 eddy current, 즉 철손을 저감시켜 리니어 압축기의 효율을 향상시킬 수 있도록 함에 있다.
도 1은 일반적인 리니어 압축기의 일예를 도시한 단면도,
도 2는 상기 리니어 압축기를 구성하는 자석 홀더의 사시도,
도 3은 본 발명의 리니어 압축기 유동저항 저감구조가 구비된 리니어 압축기의 단면도,
도 4는 본 발명의 리니어 압축기 유동저항 저감구조를 도시한 사시도,
도 5,6은 본 발명의 리니어 압축기 유동저항 저감구조의 다른 실시례를 각각 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 리니어 압축기 유동저항 저감구조의 작동 상태를 도시한 리니어 압축기의 단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10 ; 프레임 20 ; 실린더
30 ; 이너 스테이터 조립체 31 ; 아우터 스테이터 조립체
32 ; 영구자석 40 ; 피스톤
90 ; 자석 홀더 94,95 ; 유체 유동구멍
M ; 모터
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 프레임; 상기 프레임에 고정되는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤; 상기 프레임에 장착되어 리니어 모터를 구성하는 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체; 상기 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체 사이에 위치하며 가동자인 영구자석이 장착되는 자석 홀더 몸체부와, 상기 자석 홀더 몸체부의 후단부에 결합되어 상기 피스톤이 결합되는 결합부를 가지는 자석 홀더;를 구비하여 구성되는 리니어 압축기에 있어서, 상기 자석 홀더의 결합부에 복수개의 유체 유동구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 유동저항 저감구조가 제공된다.또한 상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 프레임; 상기 프레임에 고정되는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤; 상기 프레임에 장착되어 리니어 모터를 구성하는 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체; 상기 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체 사이에 위치하며 가동자인 영구자석이 장착되는 자석 홀더 몸체부와, 상기 자석 홀더 몸체부의 후단부에 결합되어 상기 피스톤이 결합되는 결합부를 가지는 자석 홀더;를 구비하여 구성되는 리니어 압축기에 있어서, 상기 자석 홀더의 몸체부 중 상기 영구자석이 장착되지 않는 후반부에 복수개의 유체 유동구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 유동저항 저감구조가 제공된다.또한 상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 프레임; 상기 프레임에 고정되는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤; 상기 프레임에 장착되어 리니어 모터를 구성하는 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체; 상기 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체 사이에 위치하며 가동자인 영구자석이 장착되는 자석 홀더 몸체부와, 상기 자석 홀더 몸체부의 후단부에 결합되어 상기 피스톤이 결합되는 결합부를 가지는 자석 홀더;를 구비하여 구성되는 리니어 압축기에 있어서, 상기 자석 홀더의 몸체부 중 상기 영구자석이 장착되지 않는 후반부와 상기 결합부에 복수개의 유체 유동구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 유동저항 저감구조가 제공된다.
이하, 본 발명의 리니어 압축기 유동저항 저감구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 리니어 압축기 유동저항 저감구조의 일례가 구비된 리니어 압축기를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 리니어 압축기는 밀폐용기(1) 내부에 탄지되도록 소정 형상으로 형성된 프레임(10)이 장착되고 그 프레임(10)에 형성된 실린더 삽입구멍에 실린더(20)가 결합된다. 그리고 상기 프레임(10)의 일측에 모터의 스테이터를 구성하는 이너 스테이터 조립체(30) 및 그와 소정의 간격을두고 결합되는 아우터 스테이터 조립체(31)가 결합됨과 아울러 그 이너 스테이터 조립체(30)와 아우터 스테이터 조립체(31)사이에 유체 유동구멍(94)이 구비된 자석 홀더(90)가 움직임 가능하도록 삽입되며 그 자석 홀더(90)에 가동자인 영구자석(32)이 복수개 결합된다. 상기 실린더(20)에 피스톤(40)이 직선 움직임 가능하도록 삽입되며 그 피스톤(40)은 상기 자석 홀더(90)와 결합된다.
그리고 상기 프레임(10)에 자석 홀더(90)를 복개하도록 복개부재(50)가 결합되고 그 복개부재(50)와 자석 홀더(90)사이 그리고 그 영구자석(32)과 프레임(10)사이에 자석 홀더(90)와 영구자석(32) 그리고 피스톤(40)을 포함하여 구성되는 무빙 메스의 움직임을 탄성적으로 지지하는 스프링(60)(61)이 각각 결합된다. 그리고 상기 실린더(20)의 일측에 실린더의 압축공간(P)을 복개하도록 토출커버(70)가 결합되고 그 토출커버(70)내에 압축된 가스를 토출시키도록 압축공간(P)을 개폐하는 토출밸브 조립체(71)가 결합된다. 상기 프레임(10)의 하부에 오일을 공급하는 오일피더(80)가 장착되고 상기 밀폐용기(10)의 저면에 오일이 채워져 있다.
상기 자석 홀더(90)를 보다 상세하게 설명하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 아우터 스테이터 조립체(31)와 이너 스테이터 조립체(30)사이에 삽입되도록 얇은 두께를 갖는 원통 형태로 형성되는 원통 몸체부(91)에 그 일측면을 이루는 결합부(92)가 형성되고 그 결합부(92)의 가운데 관통구멍(93)이 형성되며 상기 원통 몸체부(91)에 유체의 유동 유로인 다수개의 유체 유동구멍(94)이 구비되어 이루어진다. 상기 유체 유동구멍(94)는 상기 몸체부(91) 중 상기 영구자석(32)가 장착되지 않는 후반부에 형성된다. 상기 유체 유동구멍(94)은 원형의 관통구멍으로 형성됨이 바람직하고, 그 유체 유동구멍(94)은 자석 홀더(90)의 원통 몸체부(91)에 지그재그 배열이 되도록 형성됨이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 아우터 스테이터 조립체(31)와 이너 스테이터 조립체(30)사이에 삽입되도록 얇은 두께를 갖는 원통 형태로 형성되는 원통 몸체부(91)에 그 일측면을 이루는 결합부(92)가 형성되고 그 결합부(92)의 가운데 관통구멍(93)이 형성되며 상기 결합부(92)에 유체의 유동 유로인 다수개의 유체 유동구멍(95)이 구비되어 이루어진다. 상기 결합부(92)에 형성되는 유체 유동구멍(95)은 원형의 관통구멍으로 형성됨이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시례로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 아우터 스테이터 조립체(31)와 이너 스테이터 조립체(30)사이에 삽입되도록 얇은 두께를 갖는 원통 형태로 형성되는 원통 몸체부(91)에 그 일측면을 이루는 결합부(92)가 형성되고 그 결합부(92)의 가운데 관통구멍(93)이 형성되며 상기 결합부(92)와 원통 몸체부(91)에 각각 유체의 유동 유로인 다수개의 유체 유동구멍(94)(95)이 구비되어 이루어진다. 상기 원통 몸체부(91) 중 상기 영구자석(32)이 장착되지 않는 후반부와 결합부(92)에 형성되는 유체 유동구멍(94)은 원형의 관통구멍으로 형성됨이 바람직하다.
미설명 부호 2는 흡입관이고 33은 권선 코일이며 42는 흡입밸브이다.
이하, 본 발명의 리니어 압축기 유동저항 저감구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저 전원이 인가되어 모터에서 구동력이 발생되면 그 구동력이 자석 홀더(90)를 통해 피스톤(40)에 전달되어 피스톤(40)이 실린더(20)에서 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 피스톤(40)이 실린더내부, 즉 실린더 압축공간(P)에서 직선 왕복 운동함에 따라 토출밸브 조립체(71)가 함께 동작하면서 압축공간(P)내로 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정을 반복하게 되며 그 토출된 고온 고압상태의 가스는 토출커버(70)를 통해 토출된다.
한편, 모터(M)의 구동력에 의해 직선 왕복 운동하는 자석 홀더(90)와 그 자석 홀더(90)에 의해 모터(M)의 구동력을 전달받는 피스톤(40) 그리고 모터의 가동자를 구성하는 영구자석(32)들은 스프링(60)(61)의 지지를 받으면서 움직이는 무빙 메스를 이루게 되며 그 무빙 메스의 직선 왕복 움직임에 의해 밀폐용기(1)내에서 발생되는 유체, 즉 가스의 유동이 원통 형태인 자석 홀더(90)에 형성된 다수개의 유체 유동구멍(94)에 의해 원활하게 이루어지게 될 뿐만 아니라 그 유체 유동구멍(95)에 의해 유동이 감소된다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 원통 형태로 형성된 자석 홀더(90)의 직선 왕복 운동시 자석 홀더(90)내부의 가스가 유체 유동구멍(94)을 통해 유출될 뿐만 아니라 자석 홀더(90)외부의 가스가 유체 유동구멍(94)을 통해 유입됨으로써 자석 홀더(90)내부에 가스가 압축되는 것이 방지하게 됨은 물론 유체의 유동이 원활하게 되며 유체 유동구멍(95)이 자석 홀더(90)의 결합부(92)에 형성되는 경우 유동 발생을 감소시키게 된다.또한 리니어 모터의 특성상 자석 홀더가 이너 코어와 아우터 코어의 공극 사이에서 직선 왕복 운동을 하게 되는데 이로 인해 자석 홀더에 eddy current, 즉 철손이 발생하게 되는데 이러한 eddy current, 즉 철손을 유체 유동구멍(94,95)에 의해 끊을 수 있게 되어 철손에 의한 모터의 효율 저하를 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 압축기의 유동저항 저감구조는 모터의 직선 왕복 구동력이 자석 홀더에 의해 피스톤에 전달되어 피스톤이 실린더내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키는 과정에서 움직이는 부품, 즉 무빙 메스에 의해 밀폐용기내부에서 발생되는 유체의 유동이 원활하게 하게 됨으로써 유체의 유동 저항을 최소화하게 되어 풍손에 의해 압축 손실을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명은 유체 유동구멍에 의해 자석 홀더에서 발생하는 eddy current, 즉 철손을 저감시킬 수 있어 압축기 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 프레임;
    상기 프레임에 고정되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤;
    상기 프레임에 장착되어 리니어 모터를 구성하는 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체;
    상기 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체 사이에 위치하며 가동자인 영구자석이 장착되는 자석 홀더 몸체부와, 상기 자석 홀더 몸체부의 후단부에 결합되어 상기 피스톤이 결합되는 결합부를 가지는 자석 홀더;를 구비하여 구성되는 리니어 압축기에 있어서,
    상기 자석 홀더의 결합부에 복수개의 유체 유동구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 유동저항 저감구조.
  4. 프레임;
    상기 프레임에 고정되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤;
    상기 프레임에 장착되어 리니어 모터를 구성하는 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체;
    상기 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체 사이에 위치하며 가동자인 영구자석이 장착되는 자석 홀더 몸체부와, 상기 자석 홀더 몸체부의 후단부에 결합되어 상기 피스톤이 결합되는 결합부를 가지는 자석 홀더;를 구비하여 구성되는 리니어 압축기에 있어서,
    상기 자석 홀더의 몸체부 중 상기 영구자석이 장착되지 않는 후반부에 복수개의 유체 유동구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 유동저항 저감구조.
  5. 프레임;
    상기 프레임에 고정되는 실린더;
    상기 실린더의 내부에서 직선 왕복 운동하는 피스톤;
    상기 프레임에 장착되어 리니어 모터를 구성하는 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체;
    상기 아우터 스테이터 조립체와 이너 스테이터 조립체 사이에 위치하며 가동자인 영구자석이 장착되는 자석 홀더 몸체부와, 상기 자석 홀더 몸체부의 후단부에 결합되어 상기 피스톤이 결합되는 결합부를 가지는 자석 홀더;를 구비하여 구성되는 리니어 압축기에 있어서,
    상기 자석 홀더의 몸체부 중 상기 영구자석이 장착되지 않는 후반부와 상기 결합부에 복수개의 유체 유동구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 유동저항 저감구조.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 유체 유동구멍은 원형의 관통구멍으로 형성됨과 아울러 지그재그 배열이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 유동저항 저감구조.
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