KR100286310B1 - 밀폐형 회전식 압축기의 토출 소음 저감구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기의 토출 소음 저감구조에 관한 것으로, 종래에는 공명기가 유로와 체적을 형성시키는 단순한 1개의 구조로 형성됨에 따른 특정 주파수 1개만 튜닝되므로써 1개 이상의 피크 주파수에 대해서는 대해서는 맥동 소음을 효과적으로 저감시킬 수가 없고, 상기 공명기가 큰 체적을 형성시킴에 따른 압축시 재팽창 손실이 증가하므로 인해 압축기의 에너지 효율을 저하시키게 되는 등의 많은 문제점이 있었던 바, 본 발명은 상기 메인 베어링에 형성된 공명기와, 이 공명기를 상기 토출공에 연통 연결하는 연결홈과, 상기 토출공과 반대측에서 상기 공명기에 연통 연결되게 형성되는 확장홈을 구비하여 상기 공명기와 연결홈 및 확장홈이 십자형을 이루도록 함으로써 종래의 공명기가 특정한 한 부분의 주파수만 저감시키는 것과는 달리 토출공에 여러 개의 공명기를 형성시킨 것과 동일한 효과를 얻을 수 있어서 지속적으로 흡입하여 압축된 냉매 가스가 토출되면서 발생하는 맥동 소음중 중요 소음원이 되는 주파수 대역에서 여러 개의 피크 주파수가 발생할 때 발생하는 여러 개의 피크 주파수 소음을 상기 십자형의 공명기로서 동시에 저감시킬 수 있어서 압축기를 항상 정숙한 상태에서 사용할 수 있으며, 냉매 가스의 압축시 재팽창 손실이 발생되는 현상을 최소화할 수 있게 된다.

Description

밀폐형 회전식 압축기의 토출 소음 저감구조{NOISE REDUCTION STRUCTURE OF A ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기의 토출 소음 저감구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밀폐형 회전식 압축기에서 지속적으로 흡입하여 압축된 냉매 가스가 토출되면서 발생하는 맥동 소음중 중요 소음원이 되는 주파수 대역에서의 피크 소음을 효율적으로 저감시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 종래의 밀폐형 회전식 압축기는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 소정의 내부 체적을 갖는 밀폐 용기(15)의 내부에 고정자(17)와 회전자(18) 등으로 구성되는 전동 기구부가 설치되어 있으며, 상기 회전자(18)의 내경에 압입되며 하부에 편심부(14)가 형성된 회전축(13)과, 상기 회전축(13)의 편심부(14)가 삽입되는 원통형의 압축 공간(P)이 형성되어 상기 편심부(14)를 감싸며 회전축(13)에 삽입되는 메인 베어링(11) 및 서브 베어링(12)과 함께 볼트(19)에 의해 결합되는 실린더(1)와, 상기 회전축(13)의 편심부(14)에 삽입됨과 더불어 실린더(1)의 압축공간(P) 내주면을 접하면서 자전 및 공전하는 롤링 피스톤(2)과, 상기 실린더(1)의 일측에 직선운동가능하게 삽입되어 롤링 피스톤(2)의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더(1)의 압축 공간(P)을 흡입실(7)과 압축실(8)로 분리하는 베인(5)을 포함하여 구성되는 압축 기구부가 설치되어 있다.

그리고, 상기 베인(5)에 의해 압축실을 이루는 실린더(1)의 일측에는 압축된 냉매 가스를 토출시키는 토출 포트(4)가 형성되고, 상기 메인 베어링(11)의 일측에는 상기 토출 포트(4)와 연통되는 토출공(9)이 형성되어 있다.

상기 실린더(1)의 흡입실(8)에는 냉매 가스가 실린더(1)의 내부로 유입되는 흡입구(3)가 형성되고, 상기 흡입구(3)는 밀폐 용기(15)의 측부에 설치되는 어큐뮬레이터(20) 및 냉매 유입관(21)에 의해 연결되어 있다.

또한, 상기 토출 포트(4)의 측부에 위치하도록 실린더(1)의 일측에는 소정의 폭을 갖는 베인 슬롯(Vane slot)(6)이 형성되며, 상기 베인 슬롯(6)에는 소정의 두께와 면적을 갖도록 형성된 상기 베인(5)이 삽입되고, 상기 베인(5)은 스프링(22)에 의해 탄성적으로 지지되어 베인(5)의 일측 단부가 롤링 피스톤(2)에 접촉되며, 상기 밀폐 용기(15)내의 바닥면에는 슬라이딩이 일어나는 부품에 공급되는 오일이 채워져 있으며, 상기 밀폐 용기(15)의 상부에는 밀폐 용기(15) 내부에서 압축된 냉매 가스가 외부로 토출되는 토출관(16)이 설치되어 있다.

미설명 부호 23은 메인 베어링의 상면에 결합되어 토출공을 개폐시키는 토출밸브이며, 미설명 부호 24는 토출 밸브의 움직임을 한정,지지하는 리테이너이고, 미설명 부호 25는 소음기이며, 상기 소음기는 메인 베어링이나, 서브 베어링에 결합되어 토출 소음을 저감시키게 된다.

상기한 바와 같은 압축기는 인가되는 전류에 의해 회전자(18)가 회전하면서 회전축(13)을 회전시키게 되면, 회전축(13)의 회전에 의해 회전축(13)의 편심부(14)에 결합되어 있는 롤링 피스톤(2)이 베인(5)과 접촉된 상태에서 실린더(1)의 압축 공간(P)에서 편심 회전하게 되고, 상기 롤링 피스톤(2)의 편심 회전에 의한 실린더(1)에 형성된 압축 공간(P)의 체적 변화로 저온 및 저압의 냉매 가스가 냉매 유입관(21)과 흡입구(3)를 통해 실린더(1)의 내부로 흡입되어 고온 및 고압의 상태로 압축되며, 압축된 고온 및 고압의 냉매 가스는 토출 포트(4) 및 토출공(9)을 통해 실린더(1)의 외부로 토출, 즉 밀폐 용기(15)의 상부에 설치된 토출관(16)을 통해 밀폐 용기(15)의 외부로 토출된다.

상기한 과정에서, 상기 전동 기구부의 구동력을 전달받아 압축 기구부에서 냉매 가스를 저온 및 저압의 상태로 유입하여 고온 및 고압의 상태로 압축, 토출시키는 과정에서 압축실(7)의 압력이 이상 고압이 되는 것을 방지하기 위하여 도 3에 도시한 바와 같이, 메인 베어링(11)의 일측에 형성되어 상기 토출 포트(4)와 연통되는 토출공(9)에는 토출 소음을 강력하게 저감시켜 주기 위한 공명기(resonator)(10a)가 연통되도록 형성된다.

상기 공명기(10a)는 토출공(9)에 연결홈(10b)에 의하여 연결되어 "T"자 형상을 이루도록 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 종래 압축기의 토출 소음 저감구조는 소정의 내부 체적을 갖는 공간으로 형성되어 가스가 압축되어 토출시 발생되는 맥동 소음이 상기 내부 체적을 갖는 공간에 의해 그 맥동 소음이 상쇄되어 소음 발생을 억제시키게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 압축기의 토출 소음 저감구조는 부품의 슬라이딩되는 부분에 공급되는 오일이 메인 베어링(11)의 토출공(9)에 연통 형성된 공명기(10a)를 이루는 내부 공간에 유입되어 지속적으로 채워지게 되는데 상기 공명기(10a)가 연결홈(10b)에 의해 토출공(9)에 연통 연결되어 단순히 "T"자형으로 형성되어 있기 때문에 소음 저감에 필요한 공간 및 유로 길이가 제대로 확보되지 않아 소음 산포가 커지고 맥동 소음을 제대로 저감시킬 수가 없으며, 특히 상기 공명기(10a)가 유로와 체적을 형성시키는 단순한 1개의 구조로 형성됨에 따른 도 4 및 도 5와 같이 특정 주파수 1개만 튜닝되므로 1개 이상의 피크 주파수에 대해서는 맥동 소음을 효과적으로 저감시킬 수가 없고, 상기 공명기(10a)가 큰 체적을 형성시킴에 따른 압축시 재팽창 손실이 증가하므로 인해 압축기의 에너지 효율을 저하시키게 되는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 밀폐형 회전식 압축기에서 지속적으로 흡입하여 압축된 냉매 가스가 토출되면서 발생하는 맥동 소음중 중요 소음원이 되는 주파수 대역에서 여러 개의 피크 주파수가 발생할 때 발생하는 여러 개의 피크 주파수 소음을 동시에 저감시킬 수 있도록 하여 압축기를 항상 정숙한 상태에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 냉매 가스의 압축시 재팽창 손실이 발생되는 현상을 최소화할 수 있는 밀폐형 회전식 압축기의 토출 소음 저감구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 밀폐형 회전식 압축기를 나타낸 종단면도

도 2는 도 1의 횡단면도

도 3은 도 1의 메인 베어링을 나타낸 평면도

도 4는 종래의 메인 베어링에 형성된 공명기의 전달 손실 분석 결과를 나타낸 그래프 선도

도 5는 종래의 메인 베어링에 형성된 공명기의 단순 모델링 선도

도 6은 본 발명에 따른 메인 베어링을 나타낸 평면도

도 7은 본 발명에 따른 공명기의 전달 손실 분석 결과를 나타낸 그래프 선도

도 8은 본 발명에 따른 공명기의 단순 모델링 선도

도 9는 본 발명이 적용된 압축기와 종래의 압축기와의 소음 스펙트럼을 비교하여 나타낸 그래프 선도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1; 실린더 2; 롤링 피스톤

P; 압축 공간 3; 흡입구

4; 토출 포트 5; 베인

6; 베인 슬롯 7; 압축실

8; 흡입실 9; 토출공

10; 공명기

11; 메인 베어링

12; 서브 베어링

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 소정의 형상으로 형성된 실린더 몸체의 내부에 롤링 피스톤이 편심 회전하는 압축 공간이 형성되고 상기 실린더 몸체의 일측에 압축 공간과 연통되어 가스가 유입되는 흡입구가 형성되며 상기 실린더 몸체의 흡입구의 측부에 압축 공간에서 압축된 가스가 토출되는 토출 포트가 형성되고 상기 토출 포트의 측부에 형성되어 베인이 삽입되는 베인 슬롯을 구비하여 이루어진 실린더와, 상기 베인 슬롯에 삽입됨과 더불어 일측 단부가 압축 공간에서 회전하는 롤링 피스톤과 접촉되어 압축 공간을 압축실과 흡입실로 분리하는 베인과, 상기 실린더의 상, 하면에 각각 결합되며 토출공과 연통되는 공명기가 형성되는 메인 베어링 및 서브 베어링을 포함하여 구성된 밀폐형 회전식 압축기에서, 상기 메인 베어링에 형성된 공명기와, 이 공명기를 상기 토출공에 연통 연결하여 연결홈과, 상기 토출공과 반대측에서 상기 공명기에 연통 연결되게 형성되는 확장홈을 구비하여 상기 공명기와 연결홈 및 확장홈이 십자형을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 토출 소음 저감구조가 제공된다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 메인 베어링을 나타낸 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 공명기의 전달 손실 분석 결과를 나타낸 그래프 선도이며, 도 8은 본 발명에 따른 공명기의 단순 모델링 선도이고, 도 9는 본 발명이 적용된 압축기와 종래의 압축기와의 소음 스펙트럼을 비교하여 나타낸 그래프 선도로서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 본 발명을 설명한다.

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기의 소정의 형상으로 형성된 실린더(1) 몸체의 내부에 롤링 피스톤(2)이 편심 회전하는 압축 공간(P)이 형성되고 상기 실린더(1) 몸체의 일측에 압축 공간(P)과 연통되어 가스가 유입되는 흡입구(3)가 형성되며 상기 실린더(1) 몸체의 흡입구(3)의 측부에 압축 공간(P)에서 압축된 가스가 토출되는 토출 포트(4)가 형성되고 상기 토출 포트(4)의 측부에 형성되어 베인(5)이 삽입되는 베인 슬롯(6)을 구비하여 이루어진 실린더(1)와, 상기 베인 슬롯 (6)에 삽입됨과 더불어 일측 단부가 압축 공간(P)에서 회전하는 롤링피스톤(2)과 접촉되어 압축 공간(P)을 압축실(7)과 흡입실(8)로 분리하는 베인(5)과, 상기 실린더(1)의 상, 하면에 각각 결합되며 토출공(9)과 연통되는 공명기(10)가 형성되는 메인 베어링(11) 및 서브 베어링(12)을 포함하여 구성된 밀폐형 회전식 압축기에서, 상기 메인 베어링(11)의 토출공(9)과 연통되도록 형성되는 공명기(10)가 압축된 냉매 가스가 토출되면서 발생하는 맥동 소음중 주파수 대역에서 여러 개의 피크 주파수가 발생할 때 발생하는 여러 개의 피크 주파수 소음을 동시에 저감시키기 위해 복수개의 유로가 상호 교차되도록 일정 깊이의 십자형으로 형성되어 구성된다.

즉, 상기 공명기(10)는 토출공(9)에 연결홈(10b)에 의해 연결 연결됨과 아울러 토출공(9)의 반대측에 확장홈(10c)이 연통 연결되게 형성되어 전체적으로 십자형을 형성하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 토출 소음 저감구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 밀폐형 회전식 압축기의 작동시 회전축(13)의 회전에 의해 회전축(13)의 편심부(14)에 결합되어 있는 롤링 피스톤(2)이 베인(5)과 접촉된 상태에서 편심회전하게 되고, 상기 롤링 피스톤(2)의 편심 회전에 의해 실린더(1) 압축 공간(P)내의 압축실(7)과 흡입실(8)의 체적 변화로 저온 및 저압의 냉매 가스가 흡입구(3)를 통해 실린더(1)의 내부로 흡입되어 고온 잊 고압의 상태로 압축되며, 압축된 고온 및 고압의 냉매 가스는 토출 포트(4) 및 토출공(9)을 통해 실린더(1)의 외부를 거쳐 밀폐 용기(15)의 상부에 설치된 토출관(16)을 통해 밀폐 용기(15)의 외부로 토출된다.

이때, 상기 메인 베어링(11)의 토출공(9)과 연통되는 종래의 공명기(10)가 특정한 한 부분의 주파수만 저감시키는 것과는 달리, 본 발명의 공명기(10)는 토출공(9)에 연결홈(10b)로 연통 연결되어 있음과 아울러 토출공(9)의 반대측에 확장홈(10c)가 연통 연결되도록 형성되어 십자형을 이루고 있으므로 상기 토출공(9)에 여러 개의 공명기를 형성시킨 것과 같은 효과를 얻을 수 있어서 상기 냉매 가스가 실린더(1)의 내부에 흡입되어 압축실(7)에서 압축되고 토출 포트(4)를 통해 토출되는 과정에서 발생되는 맥동 소음중 중요 소음원인 주파수 대역에서 여러 개의 피크 주파수가 발생할 때 발생하는 여러 개의 피크 주파수 소음을 상기 공명기(10)의 십자형으로 형성되어 상호 교차되는 복수개의 유로가 동시에 상쇄시킬 수 있어서 맥동 소음의 발생을 최소화시킬 수 있게 된다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 공명기의 전달 손실 분석 결과를 나타낸 그래프 선도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 공명기(10) 전달 손실을 분석해 보면 2개의 주파수 대역에서 전달 손실이 발생되는 것을 알 수 있으며, 공명기(10)의 형상 설계에 따라서 여러 개의 주파수 대역에서 전달 손실이 발생하도록 하는 것이 가능하고, 또 도 8은 본 발명에 따른 공명기의 단순 모델링 선도로서, 본 발명의 공명기(10)의 단순 모델링을 해보면 여러 개의 각각 다른 주파수를 튜닝 가능한 공명기로 형성할 수 있는 구조임을 알 수 있게 된다.

한편, 도 9는 본 발명이 적용된 압축기와 종래의 압축기와의 소음 스펙트럼을 비교하여 나타낸 그래프 선도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용된 압축기와 미적용된 압축기와의 소음 스펙트럼을 실험하여 비교한 결과 본 발명이 적용된 압축기가 종래의 압축기 보다 맥동 소음의 발생을 최소화시킴을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 메인 베어링의 토출공과 연통되도록 형성되는 공명기와, 이 공명기를 토출공에 연통 연결하는 연결홈 및, 토출공의 반대측에서 공명기에 연통 연결되게 형성되는 확장홈에 의하여 일정 깊이의 십자형으로 형성되므로 종래의 공명기가 특정한 한 부분의 주파수만 저감시키는 것과는 달리 토출공에 여러 개의 공명기를 형성시킨 것과 동일한 효과를 얻을 수 있어서 지속적으로 흡입하여 압축된 냉매 가스가 토출되면서 발생하는 맥동 소음중 중요 소음원이 되는 주파수 대역에서 여러 개의 피크 주파수가 발생할 때 발생하는 여러개의 피크 주파수 소음을 상기 십자형의 공명기로서 동시에 효율적으로 저감시킬 수 있어서 압축기를 항상 정숙한 상태에서 사용할 수 있으며, 냉매 가스의 압축시 재팽창 손실이 발생되는 현상을 최소화할 수 있으므로 인해 기기의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 소정의 형상으로 형성된 실린더 몸체의 내부에 롤링 피스톤이 편심 회전하는 압축 공간이 형성되고 상기 실린더 몸체의 일측에 압축 공간과 연통되어 가스가 유입되는 흡입구가 형성되며 상기 실린더 몸체의 흡입구의 측부에 압축 공간에서 압축된 가스가 토출되는 토출 포트가 형성되고 상기 토출 포트의 측부에 형성되어 베인이 삽입되는 베인 슬롯을 구비하여 이루어진 실린더와, 상기 베인 슬롯에 삽입됨과 더불어 일측 단부가 압축 공간에서 회전하는 롤링 피스톤과 접촉되어 압축 공간을 압축실과 흡입실로 분리하는 베인과, 상기 실린더의 상, 하면에 각각 결합되며 토출공과 연통되는 공명기가 형성되는 메인 베어링 및 서브 베어링을 포함하여 구성된 밀폐형 회전식 압축기에서, 상기 메인 베어링에 형성된 공명기와, 이 공명기를 상기 토출공에 연통 연결하는 연결홈과, 상기 토출공과 반대측에서 상기 공명기에 연통 연결되게 형성되는 확장홈을 구비하여 상기 공명기와 연결홈 및 확장홈이 십자형을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 토출 소음 저감구조.