KR0186165B1 - Noise reduction type linear compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동 저감형 리니어 압축기에 관한 것으로, 횡형으로 배치되며 저부의 수 개소에 단턱부가 형성되고 이 단턱부에 지지돌기가 형성되는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 횡으로 배치되며 저부에 상기 밀폐용기의 지지돌기에 대응하는 수개의 지지돌기가 형성되는 압축기 유니트와, 상기 밀폐용기 저부의 지지돌기와 상기 압축기 유니트의 지지돌기 사이에 세워진 상태로 연결되어 상기 압축기 유니트를 탄성적으로 지지하는 탄성부재로 구성하여 상기 탄성부재의 진동 방향과 압축기 유니트의 가진 방향을 직교시키도록 함으로써 운전시, 진동을 보다 저감시키도록 한 것이다.The present invention relates to a vibration reduction type linear compressor, which comprises a hermetically sealed container arranged horizontally, a stepped portion formed at several places on a bottom portion and a support protrusion formed on the stepped portion, a hermetically sealed container disposed transversely to the inside of the hermetically sealed container, A plurality of supporting protrusions corresponding to the support protrusions of the hermetically sealed container are formed in the hermetically sealed container; and a resilient member which is connected in a standing state between the support protrusions of the hermetically sealed container bottom and the support protrusions of the compressor unit to elastically support the compressor unit So that the vibrating direction of the elastic member and the vibrating direction of the compressor unit are orthogonal to each other, so that vibration is further reduced during operation.
Description
제1도는 일반적인 리니어 압축기의 주요부 구성을 보인 단면도.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main configuration of a general linear compressor. FIG.
제2도는 일반적인 리니어 압축기의 설치 상태를 보인 개략도.FIG. 2 is a schematic view showing the installation state of a general linear compressor. FIG.
제3도는 일반적인 리니어 압축기를 모델링(modeling)한 개략도.Figure 3 is a schematic diagram of a typical linear compressor.
제4도는 일반적인 리니어 압축기에 의한 진동계의 확대계수와 진동비의 관계를 보인 그래프.FIG. 4 is a graph showing the relationship between the magnification factor and the vibration ratio of a vibration system by a general linear compressor.
제5도는 본 발명에 의한 리니어 압축기를 보인 부분 측단면도.5 is a partial side sectional view showing a linear compressor according to the present invention.
제6도는 본 발명에 의한 리니어 압축기를 다른 방향에서 절단하여 보인 정단면도.FIG. 6 is a front sectional view of the linear compressor according to the present invention taken along a direction from another direction; FIG.
제7도는 본 발명에 의한 리니어 압축기의 탄성지지부 구성을 보인 확대 단면도.7 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of an elastic supporting portion of a linear compressor according to the present invention.
제8도는 본 발명에 의한 리니어 압축기를 모델링한 개략도.FIG. 8 is a schematic view modeling a linear compressor according to the present invention; FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
21 : 밀폐용기 21a : 단턱부21: airtight container 21a:
21b : 지지돌기 22 : 탄성부재21b: support protrusion 22: elastic member
23 : 압축기 유니트 23a : 지지돌기23: compressor unit 23a: support projection
본 발명은 리니어 압축기(Linear Compressor)에 관한 것으로, 특히 진동의 저감에 적당하도록 한 진동 저감형 리니어 압축기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear compressor, and more particularly, to a vibration reduction type linear compressor adapted to reduce vibration.
일반적인 압축기는, 모터의 회전 운동을 피스톤의 직선 왕복 운동으로 변환하는 크랭크샤프트를 적용한 방식으로, 크랭크샤프트 및 그 크랭크샤프트에 관련되는 부품, 예를 들어, 커넥팅 로드 및 베어링 등의 부품이 추가됨으로써 부품 수의 증가로 제조원가가 상승되고, 생산성이 저하되는 단점이 있었으며, 더욱 심각한 문제는 마찰 부위의 증가로 효율이 감소될 뿐만 아니라, 소비 전력이 증대되는 단점을 갖는 것이었다.A general compressor is a system in which a crankshaft for converting the rotational motion of the motor into a linear reciprocating motion of the piston is applied and components such as a connecting rod and a bearing are added to the crankshaft and its crankshaft, There is a disadvantage in that the manufacturing cost is increased and the productivity is lowered due to an increase in the number of parts, and a more serious problem is that not only the efficiency is reduced due to the increase of the friction part but also the power consumption is increased.
상기와 같은 크랭크샤프트를 적용한 압축기의 여러 단점을 해결하기 위하여, 크랭크샤프트의 사용을 배제하는 대신에 리니어 모터(linear motor)를 이용하여 피스톤을 직접 왕복 이동시킴으로써 부품 수의 감소로 제조원가를 절감시키고, 생산성을 향상시키는 동시에 부품 수의 감소에 따른 마찰 부위의 감소로 효율을 현저하게 상승시키며, 소비 전력을 저감시킬 수 있도록 한 개선된 형태의 리니어 압축기가 알려지고 있는 바, 그 전형적인 실시 형태를 첨부 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.In order to solve the various disadvantages of the compressor using the crankshaft described above, it is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the number of parts by directly reciprocating the piston using a linear motor instead of using the crankshaft, There has been known an improved type linear compressor in which the productivity is improved and the number of parts is reduced and the friction part is reduced to increase the efficiency remarkably and to reduce the power consumption. As shown in FIG.
제1도에 도시한 바와 같이, 소정의 형상을 갖고 세워져 설치되는 밀폐용기(1)의 내부에 압축 유니트(2)가 마운팅 스프링(3)에 의해 탄력적으로 지지되어 세워진 구조로 되어 있다.As shown in FIG. 1, the compression unit 2 is resiliently supported by a mounting spring 3 in a closed container 1 installed upright in a predetermined shape.
상기 압축 유니트(2)는, 하면의 수 개소에 마운팅 스프링(3)이 설치되는 피스톤 스프링(4)과, 상기 피스톤 스프링(4)에 세워지는 실린더(5)와, 상기 실린더(5)에 슬라이드 왕복 이동이 가능하도록 결합되는 피스톤(6)과, 상기 실린더(5) 및 피스톤(6)에 각각 구비되는 코일 및 마그네트로 구성되어 실린더(5)에 이동력을 발생시키는 리니어 모터(Linear Motor)(7)와, 상기 실린더(5)의 상면에 고정 설치되는 밸브 조립체(8)와, 그 밸브 조립체(8)의 양측에 각각 설치되는 흡입측 소음기(9) 및 토출측 소음기(10)로 구성되어 있다.The compression unit 2 is provided with a piston spring 4 on which a mounting spring 3 is installed at several places on a lower surface of the piston 5, a cylinder 5 mounted on the piston spring 4, A linear motor constituted by a coil and a magnet respectively provided in the cylinder 5 and the piston 6 and generating a moving force in the cylinder 5 A valve assembly 8 fixedly mounted on the upper surface of the cylinder 5 and a suction side silencer 9 and a discharge side silencer 10 installed on both sides of the valve assembly 8 .
도면중 미설명 부호 S는 실린더(5) 및 피스톤(6)에 의하여 형성되는 냉매 압축 공간을 보인 것이다.In the figure, the reference character S denotes a refrigerant compression space formed by the cylinder 5 and the piston 6. [
상기와 같이 구성되는 리니어 압축기는, 코일 및 마그네트로 구성되는 리니어 모터(9)의 통상적인 작용에 의하여 피스톤(6)이 실린더(5)의 내부에서 반복적인 직선 왕복운동을 하면서 밸브 조립체(8)에 형성된 흡입 밸브를 통하여 냉매를 흡입하고 냉매 압축 공간(S)에서 압축하며 토출 밸브를 통하여 토출시키는 동작을 반복적으로 수행하게 된다.The linear compressor constructed as described above is constructed so that the piston 6 is reciprocated linearly reciprocally in the cylinder 5 by the normal action of the linear motor 9 composed of a coil and a magnet, The refrigerant is sucked through the suction valve formed in the refrigerant compression space S and discharged through the discharge valve.
이때, 흡입측 소음기(9) 및 토출측 소음기(10)는 밸브 조립체(8)의 양측에 설치되어 냉매의 흡입 및 토출에 의한 소음을 저감시키는 역할을 한다.At this time, the suction muffler 9 and the discharge muffler 10 are installed on both sides of the valve assembly 8 to reduce noises due to suction and discharge of the refrigerant.
그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 리니어 압축기는, 밀폐용기(1)의 내부에 압축기 유니트(2)를 종형(縱形)으로 설치하여 리니어모터(7)의 운동 방향과 피스톤(6)의 운동 방향을 일치하도록 한 구조로서, 운전시 진동이 심하게 발생되는 결정적인 단점을 갖는 것이었다.However, in the general linear compressor as described above, the compressor unit 2 is installed in the inside of the closed container 1 so that the direction of movement of the linear motor 7 and the direction of movement of the piston 6 So that there is a decisive disadvantage that vibration is seriously generated during operation.
이를 첨부 도면에 의하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 일반적인 리니어 압축기의 설치 상태를 개략적으로 도시한 것으로, 도면중 11은 밀폐용기, 12는 압축 유니트(2)의 개념인 프레임(frame), 13은 마운팅 스프링, 14는 마운팅 러버(mounting rubber)를 보인 것으로서, 밀폐용기(11)의 진동은 내부에 수납된 프레임(12)의 운동에 의하여 야기되며, 다음과 같은 관계가 성립한다.2 is a schematic view showing the installation state of a general linear compressor in which reference numeral 11 denotes a sealed container, 12 denotes a frame as a concept of the compression unit 2, 13 denotes a mounting spring, 14 denotes a mounting rubber The vibration of the closed container 11 is caused by the motion of the frame 12 accommodated therein, and the following relationship holds.
즉, 프레임(12)의 진폭 → 밀폐용기(11)에 가해지는 힘 → 밀폐용기(11)에 가해지는 가속도 → 밀폐용기(11)의 진폭으로 나타낼 수 있으며, 상기 밀폐용기(11)와 프레임(12)의 관계는 다음의 식(1)(1')로 표현할 수 있다.That is, the amplitude of the frame 12, the force applied to the hermetically sealed container 11, the acceleration applied to the hermetically sealed container 11, and the amplitude of the hermetically sealed container 11, 12) can be expressed by the following equation (1) (1 ').
따라서, 프레임(12)의 진폭을 줄이는 것이 결과적으로 밀폐용기(11)의 진폭을 줄이는 것과 동일함을 의미하며, 또한 마운팅 스프링(13)의 강성을 줄이는 것도 밀폐용기(11)의 진폭을 줄이는 것과 동일함을 의미한다.This means that reducing the amplitude of the frame 12 is equivalent to reducing the amplitude of the sealed container 11 and consequently reducing the rigidity of the mounting spring 13 also reduces the amplitude of the sealed container 11 It means the same.
한편, 제3도는 일반적인 리니어 압축기를 모델링(modeling)한 개략도로서, 이와 같은 종형(縱形) 방식 리니어 압축기의 경우에 있어서는, 가진력을 F=fsinωt 라고 하고, 마운팅 스프링(13)의 Y방향 강성을 KY, X방향 강성을 KX라 할 때, 다음과 같은 지배 방정식을 갖게 된다.3 is a schematic diagram of a general linear compressor modeling. In the case of such a bell-type linear compressor, the excitation force is F = f sin ωt and the Y direction stiffness of the mounting spring 13 is K Y , and the stiffness in the X direction is K X , the following governing equations are obtained.
상기한 식(2)의 해 Y는 homogeneous solution Yh 와 particular solution Yp를 갖게 된다.The solution Y of equation (2) above has homogeneous solution Yh and particular solution Yp.
즉,In other words,
여기서, homogeneous solution Yh는 Yh = C1cosωnt + C2sinωnt이며, C1과 C2는 초기 경계치에 의하여 구하여진다.Here, the homogeneous solution Yh is Yh = C1cosωnt + C2sinωnt, and C 1 and C 2 are obtained by the initial boundary value.
한편, particular solution Yp는 Yp = Ycosωt에서 다음의 식(4)으로 나타낼 수 있다.On the other hand, a particular solution Yp can be expressed by the following equation (4) at Yp = Ycosωt.
여기서, δST=F/KY(정적 처짐), ω는 가진 진동수, ωn는 프레임(12)의 고유 진동수를 의미한다.Here, δ ST = F / K Y (static deflection), ω is the vibration frequency, and ω n is the natural frequency of the frame 12.
결과적으로, 프레임(12)의 거동 Y(=Yh + Yp)는 Yp의 거동을 따르게 된다. 따라서 Yp의 거동을 보면, Y/δST= R, ω/ωn= r 이라 했을 때 제4도에 도시한 그래프와 같다.As a result, the behavior Y (= Yh + Yp) of the frame 12 follows the behavior of Yp. Therefore, the behavior of Yp is as shown in the graph of FIG. 4 when Y /? ST = R and? /? N = r.
일반적으로 가진력 F = fsinωt에서 ω는 입력 전압이므로 ω=2πf=2π x 60이므로 리니어 압축기의 경우, 일반적으로 r=ω/ωn가 1보다 크게 된다.Generally, in the case of a linear compressor, r = ω / ω n is generally larger than 1, since ω is the input voltage at the excitation force F = f sin ωt, ω = 2πf = 2π x 60.
그 이유는 스프링의 길이 방향 KY가 δST을 어느 정도 제한하여야 하므로 어느 한계 이상 작아질 수 없기 때문이다.The reason is that the longitudinal direction K Y of the spring can not be made smaller than a certain limit because δ ST should be limited to some extent.
결국, 정점 처짐 δST에 대한 프레임(12)의 진폭 Y의 비 R은 damping factor(ζ)에 따라서 제4도에 도시한 그래프와 같이 그려진다.As a result, the ratio R of the amplitude Y of the frame 12 to the peak deflection? ST is plotted according to the damping factor (?) As shown in the graph of FIG.
본 발명의 목적은 진동의 발생을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한 진동 저감형 리니어 압축기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a vibration reduction type linear compressor that can more effectively reduce the occurrence of vibrations.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 횡형으로 배치되며 저부의 수 개소에 단턱부가 형성되고 이 단턱부에 지지돌기가 형성되는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기의 내부에 횡으로 배치되며 저부에 상기 밀폐용기의 지지돌기에 대응하는 수 개의 지지돌기가 형성되는 압축기 유니트와, 상기 밀폐용기 저부의 지지돌기와 상기 압축기 유니트의 지지돌기 사이에 세워진 상태로 연결되어 상기 압축기 유니트를 탄성적으로 지지하는 탄성부재로 구성하여 상기 탄성부재의 진동 방향과 압축기 유니트의 가진 방향을 직교 시키도록 한 것을 특징으로 하는 진동 저감형 리니어 압축기가 제공된다.In order to accomplish the object of the present invention, there is provided a hermetically sealed container comprising: a hermetically sealed container disposed horizontally and having a step portion formed at several places on a bottom portion and having a support protrusion formed on the step portion; A compressor unit having a plurality of support protrusions corresponding to the support protrusions of the hermetically sealed container; an elastic member connected in a standing state between the support protrusions of the bottom of the closed container and the support protrusions of the compressor unit to elastically support the compressor unit; And the vibrating direction of the elastic member and the vibrating direction of the compressor unit are orthogonal to each other.
이하, 본 발명에 의한 진동 저감형 리니어 압축기를 첨부 도면에 도시한 실시예에 따라서 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a vibration reduction type linear compressor according to the present invention will be described with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.
제5도는 본 발명에 의한 리니어 압축기를 보인 부분 단면도이고, 제6도는 본 발명에 의한 리니어 압축기를 다른 방향에서 절단하여 보인 단면도이며, 제7도는 본 발명에 의한 리니어 압축기의 탄성지지부 구성을 보인 확대 단면도이다.FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a linear compressor according to the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view of the linear compressor according to the present invention cut in another direction, FIG. 7 is an enlarged view showing the elastic support structure of the linear compressor according to the present invention. Sectional view.
이에 도시한 바와같이, 본 발명에 의한 진동 저감형 리니어 압축기는, 횡형으로 배치되는 밀폐용기(21)와, 상기 밀폐용기(21) 저부의 수 개소에 세워 설치되는 탄성부재(22)와, 상기 탄성부재(22)에 횡형으로 지지되는 압축기 유니트(23)로 구성한 것이다.As shown in the figure, the vibration-reduction type linear compressor according to the present invention comprises a closed container 21 arranged horizontally, an elastic member 22 erected at several positions on the bottom of the closed container 21, And a compressor unit (23) horizontally supported on the elastic member (22).
즉, 본 발명에 의한 진동 저감형 리니어 압축기는, 탄성부재(22)의 진동 방향과 압축기 유니트(23)의 가진 방향을 직교시켜 운전 시, 진동을 저감시키도록 한 것이다.In other words, the vibration-reduction type linear compressor according to the present invention is designed to reduce vibrations during operation by making the vibration direction of the elastic member 22 and the vibration direction of the compressor unit 23 orthogonal to each other.
상기 밀폐용기(21)의 저부에는 4개소에 단턱부(21a)가 각각 형성되어 있고, 상기 단턱부(21a)의 상면에는 지지돌기(21b)가 각각 형성되어 있으며, 상기 단턱부(21a)에 대향되는 압축기 유니트(23)의 소정 부위에는 지지돌기(23a)가 각각 형성되어 있어, 상기 밀폐용기(21)의 단턱부(21a)에 형성된 지지돌기(21b)에 탄성부재(22)의 하단부를 결합하고, 상기 압축기 유니트(23)의 지지돌기(23a)에 탄성부재(22)의 상단부를 결합하여 압축기 유니트(23)를 탄성적으로 지지하도록 되어 있다.Supporting protrusions 21b are respectively formed on the upper surface of the step portion 21a and four protrusions 21b are formed on the upper surface of the step portion 21a. Supporting projections 23a are formed on predetermined portions of the opposed compressor units 23 so that the lower ends of the elastic members 22 are engaged with the support projections 21b formed on the step portions 21a of the closed container 21 And the upper end of the elastic member 22 is engaged with the support protrusion 23a of the compressor unit 23 to elastically support the compressor unit 23. [
상기 탄성부재(22)의 설치 부위는 도면에 도시한 실시예에 한정하는 것은 아니며, 압축기 유니트(23)를 보다 효과적으로 탄력지지할 수 있는 부분이라면 어떠한 곳에 설치하여도 무방하다.The mounting portion of the elastic member 22 is not limited to the embodiment shown in the drawings, and may be provided at any position as long as it can support the compressor unit 23 more effectively.
한편, 본 발명에 의한 소음 저감형 리니어 압축기에 의하면, 제8도에 도시한 바와 같이, 탄성부재(22)의 X방향 강성이 KX로 바뀌게 된다.On the other hand, according to the noise reduction type linear compressor of the present invention, as shown in Fig. 8, the stiffness in the X direction of the elastic member 22 is changed to K x .
그리고, 일반적으로 코일 스프링(coil spring)의 경우, KX는 KY의 1/3 이하이므로 r(=ω/ωn)이 제3도에 도시한 종형 방식의 경우 보다 커지게 되고, 그 KX가 소프트(soft)해 질수록 r의 값은 더 커지게 된다.Generally, in the case of a coil spring, since K X is less than or equal to 1/3 of K Y , r (= ω / ω n ) becomes larger than in the case of the vertical type shown in FIG. As X becomes soft, the value of r becomes larger.
따라서, 댐핑의 크기에 관계없이 KX가 소프트해지면, 진폭비 R(=Y/δST)가 작아지게 되어 프레임(12)의 진폭이 줄어들게 되고, 결국 밀폐용기(11)의 진폭도 줄어들게 되는 것이다.Therefore, if K X becomes soft regardless of the damping size, the amplitude ratio R (= Y / 隆ST ) becomes small, the amplitude of the frame 12 is reduced, and the amplitude of the closed container 11 is also reduced.
한편, 마운팅 스프링(13)의 강성은 프레임(12)의 진폭에도 관계가 있으며, 밀폐용기(11)에 가해지는 힘=마운팅 스프링(13)의 강성 x 프레임(12)의 진폭의 관계로 성립한다.On the other hand, the rigidity of the mounting spring 13 is also related to the amplitude of the frame 12, which is established by the relationship between the force applied to the sealed container 11 = the rigidity of the mounting spring 13 and the amplitude of the frame 12 .
이때, 밀폐용기(1)에 가해지는 힘은 결국 밀폐용기(11)의 진폭에 관계되므로 마운팅 스프링(13)의 강성은 소프트할수록 진동에 유리하다.At this time, since the force applied to the sealed container 1 is related to the amplitude of the sealed container 11, the rigidity of the mounting spring 13 is advantageous to the vibration as the soft.
결국, 프레임(12)을 횡형 방식으로 설치할 경우, 종형방식 보다 진폭도 작을 뿐 아니라, 횡형일 때, 마운팅 스프링(13)의 강성 KX는 종형일 때의 강성 KY의 1/3이하이므로 밀폐용기(11)에 가해지는 힘은 횡형일 경우, 종형에 비하여 1/3 이상 줄어들게 되는 것이다.As a result, when the frame 12 is installed in the horizontal type, the amplitude is smaller than that in the vertical type, and when the horizontal type is used, the rigidity K X of the mounting spring 13 is 1/3 or less of the rigidity K Y in the vertical type, When the force applied to the container 11 is horizontal, it is reduced by at least 1/3 of the vertical force.
그러므로, 프레임(12)을 횡형방식으로 설치하는 것이 밀폐용기(11)의 진폭을 줄이게 되어 진동에 유리하게 된다.Therefore, mounting the frame 12 in a horizontal manner reduces the amplitude of the hermetically sealed container 11, which is advantageous for vibration.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 진동 저감형 리니어 압축기는, 횡형으로 배치되는 밀폐용기와, 상기 밀폐용기 저부의 수개소에 세워 설치되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 횡형으로 지지되는 압축기 유니트로 구성하여, 상기 탄성부재의 진동방향과 압축기 유니트의 가진 방향을 직교시키도록 함으로써 운전시, 진동을 보다 저감시키는 효과가 있다.As described above, the vibration-reduction type linear compressor according to the present invention is characterized in that it comprises a closed container arranged horizontally, an elastic member standing up at several places on the bottom of the closed container, and a compressor unit supported horizontally on the elastic member. And the vibrating direction of the elastic member and the vibrating direction of the compressor unit are orthogonal to each other, thereby reducing the vibration during operation.
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