KR100364741B1 - 압축기의 흡입 머플러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축기의 흡입 머플러에 진동부재를 설치하여 피스톤 운동에 의한 맥동 유동에 대응토록 함으로써, 냉매 공급 압력을 증가시켜 실린더로 유입되는 냉매량을 증가시키며, 이로 인해 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 압축기의 흡입 머플러를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매가 유입되는 머플러 입구(22); 상기 냉매를 임시로 저장하며 급격한 체적 증가로 인해 냉매의 압력을 저하시키는 챔버(24); 일정한 주파수의 소음을 감소시키는 공명기(28); 챔버(24) 내부의 냉매를 실린더(15)로 공급하는 냉매 공급관(26);을 포함하며, 실린더(15)내의 피스톤 운동에 의하여 발생되는 맥동 유동이 냉매 공급관(26) 밖으로 전달됨을 차단하고, 흡입,토출 밸브에 의한 소음이 외부로 전달되지 못하도록 하는 압축기의 흡입 머플러에 있어서,
상기 냉매 공급관(26)에 발생되는 맥동 주파수에 대응하는 진동 주파수를 갖는 진동부재(40)가 상기 챔버(24)에 구비된 구성으로 이루어진다.

Description

압축기의 흡입 머플러{Suction muffler of compressor}
본 발명은 압축기의 흡입 머플러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡입 머플러 내에 진동부재를 설치하여 피스톤 운동에 의한 맥동 유동에 대응하여 냉매 공급을 원활히 할 수 있는 압축기의 흡입 머플러에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 냉장고나 공기 조화기와 같은 냉동 공조장치의 내부 장치 중 하나로서, 증발기를 통과한 작동유체를 압축하여 응축기로 공급하는 역할을 수행한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 냉장고 등에 설치된 일반적인 압축기의 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 압축기는 상부쉘(2)과 하부쉘(4)로 밀폐된 케이스(6) 내에 전류를 인가받아 회전력을 발생시키는 전동부(8)와, 상기 전동부의 회전력에 의해 냉매를 압축시키는 압축부(10)로 크게 구성된다.
상기 전동부(8)는 전류를 인가받아 전자기력을 발생시키는 스테이터(8a)와, 상기 스테이터의 전자기력에 의해 회전력을 발생시키는 로터(8b)로 이루어지고, 상기 압축부(10)는 상기 로터(8b)와 같이 회전하는 크랭크샤프트(12)와, 상기 크랭크샤프트의 회전 운동을 직선 왕복운동으로 전환하는 커넥팅로드(14)와, 상기 커넥팅로드에 의해 실린더 블록(16)의 내부에서 냉매를 압축하는 피스톤(18)으로 구성된다.
상기 커넥팅로드(14)는 일단이 상기 크랭크샤프트(12)의 상단부에 형성된 편심핀(12a)에 핀결합되고 타단이 상기 피스톤(18)에 핀결합되어 있어, 상기 크랭크샤프트(12)의 회전 운동을 직선 왕복운동으로 전환시킬 수 있다.
위와 같은 구성의 압축기 작동과정을 요약하면, 상기 피스톤(18)이 크랭크샤프트(12)의 회전운동을 받아 실린더 블록(16)의 내부에서 왕복 직선운동하면서 증발기(도시 생략)에서 유입된 저온, 저압의 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 과정을 거쳐 고온, 고압의 냉매로 변환시켜 응축기(도시 생략)로 내보내게 된다.
상기 압축기에서 피스톤(18)의 운동에 의하여 필연적으로 발생하는 소음이 발생하므로 상기 소음을 제거하기 위하여 증발기를 통과한 냉매는 실린더(15)로 유입되기 전에 흡입 머플러(20)를 지나게 된다.
상기 흡입 머플러(20)에 대하여 이하 첨부한 도면에 의하여 설명한다.
도 4 에는 상기 흡입 머플러(20)가 설치된 종래 압축기의 흡입계와 토출계의 구성도를 개략적으로 도시하였으며, 도 5 에는 종래 흡입 머플러(20)를 절개한 구성도를 도시하였다.
도 4를 참조하여 상기 압축기의 흡입계와 토출계의 작동과정을 살펴보면, 먼저 냉매를 흡입하는 과정으로, 피스톤(18)이 상사점에서 하사점으로 이동할 때 실린더(15) 내부의 압력이 흡입 머플러(20)의 압력과 같아질 때까지 흡입 밸브(31)를 통해 냉매가 실린더 (15)안으로 유입된다. 실린더(15) 내부에 흡입된 냉매는 피스톤(18)이 하사점에서 상사점으로 이동하면서 압축과정이 진행되고 이 때 실린더(15) 내부의 압력은 계속적으로 높아지게 된다. 이 압력이 토출밸브(32)를 지지하고 있는 토출 스프링(도시 생략)의 탄성력보다 커지게 되면 토출 밸브(32)가 열리게 되고, 이를 통해 고압의 냉매가 실린더(15)에서 토출 플레넘(34)으로 유출하게 되고 토출관(36)을 통해 토출된다.
이와 같은 피스톤(18)의 왕복동작이 일례로 60㎐ 압축기일 경우, 초당 60번반복하고, 이와 같은 반복적인 흡입과 토출 과정으로 인해 흡입 머플러(20)와 토출 플레넘(34)에는 1/60sec를 주기로 하는 반복적인 맥동 유동이 발생한다.
도 5의 흡입 머플러(20)를 살펴보면, 상기 흡입 머플러(20)는 압축기 외부에서 내부로 냉매를 유입시키는 머플러 입구(22), 상기 냉매를 임시적으로 저장하는 챔버(24), 챔버(24)를 통한 냉매가 실린더의 흡입 밸브(도 4 참조)까지 연결된 냉매 공급관(26), 특정 주파수의 소음을 감쇄시키는 헬름홀쯔 공명기(28)로 크게 이루어진다.
도면에서 보는 바와 같이 냉매는 머플러 입구(22)를 통과하여 여러개의 챔버 (24a)(24b)및 챔버 연결관(25)을 지나면서 순차적으로 압력이 떨어지고 헬름홀츠 공명기(28)를 통과하면서 특정 주파수의 소음이 줄어들게 된다.
그러나 상술한 바와 같이 흡입 머플러(20)의 주기적인 맥동현상에 의해 챔버(24)간의 연결관(25)과 냉매 공급관(26)도 주기적인 맥동을 일으키는데 이러한 맥동현상에 의해서 냉매가 균일하게 공급되지 못하게 되어 성능의 저하가 유발되며, 경우에 따라서는 역압력 구배가 형성되어 냉매의 유동이 역류되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 새롭게 안출된 발명으로서, 압축기의 흡입 머플러에 진동부재를 설치하여 피스톤 운동에 의한 맥동 유동에 대응토록 함으로써, 냉매 공급 압력을 증가시켜 실린더로 유입되는 냉매량을 증가시키며, 이로 인해 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 압축기의 흡입 머플러를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명에 의한 압축기 흡입 머플러의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도
도 2 는 상기 흡입 머플러의 단면을 도시한 단면도
도 3 은 종래 압축기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4 는 종래 압축기의 흡입계와 토출계를 도시한 구성도
도 5 는 종래 흡입 머플러를 절개 도시한 구성도
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
20,200,200': 흡입 머플러 22: 머플러 입구
24: 챔버 26: 냉매 공급관
28: 헬름홀츠 공명기 31: 흡입 밸브
32: 토출 밸브 40: 진동 부재
42: 진동판 44: 벨로우즈형 진동부재
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매가 유입되는 머플러 입구; 상기 냉매를 임시로 저장하며 급격한 체적 증가로 인해 냉매의 압력을 저하시키는 챔버; 일정한 주파수의 소음을 감소시키는 공명기; 챔버 내부의 냉매를 실린더로 공급하는 냉매 공급관;을 포함하며, 실린더내의 피스톤 운동에 의하여 발생되는 맥동 유동이 냉매 공급관 밖으로 전달됨을 차단하고, 흡입,토출 밸브에 의한 소음이 외부로 전달되지 못하도록 하는 압축기의 흡입 머플러에 있어서,상기 냉매 공급관에 발생하는 맥동 주파수에 대응하는 진동 주파수를 갖는 진동부재가 상기 냉매공급관 입구가 위치하는 챔버의 내부에 구비되며 특히 상기 냉매공급관 입구의 저면에 구비된 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러를 제공한다.
상기 진동부재는 진동판 또는 벨로우즈형 진동부재인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명의 설명에 앞서, 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 기술과 일치하는 부분에 대해서는 종래 도면 부호를 그대로 인용하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 의한 압축기 흡입 머플러의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 증발기를 통과한 냉매를 머플러 내부로 받아들이는 머플러 입구(22), 상기 냉매를 임시적으로 저장해주는 역할을 하는 제 1 챔버(24a) 및 제 2 챔버(24b), 상기 제 1 챔버(24a)와 제 2 챔버(24b)를 연결하는 연결관(25), 상기 챔버(24)내부의 냉매를 실린더의 흡입밸브로 이동시키는 냉매 공급관(26), 특정 주파수의 소음을 감쇄시키는 헬름홀츠 공명기(28), 그리고 소정의 진동 주파수를 갖는 진동부재로 크게 나눌 수 있다.
상기 실시예에서 챔버를 2개로 구성하였으나 실시환경에 따라 챔버의 개수는 증감되어도 무방하다.
상기 실시예에서 채용된 진동부재는 판상의 진동판(42)으로서, 상기 진동판(42)은 흡입 머플러(200) 내에서 전달된 맥동 유동에 대응하여 자체적으로 소정의 진동 주파수를 갖도록 할 수 있으며, 또는 외부에서 외력을 가하여 일정 진동 주파수를 유지하도록 부가수단, 즉 진동유지수단(50)을 채용함도 바람직하다.이와 같은 진동판(42)은 진동효과를 높이기 위한 수단으로써 진동판(42)의 저면 혹은 측면에 코일 스프링(42a)을 설치함도 바람직하다. 상기 코일 스프링(42a)은 맥동유동에 대응하는 공진효과가 뛰어나 냉매의 공급을 보다 원할히 해줄수 있다.상기 진동유지수단(50)은 규칙적인 진동주파수를 유지할 수 있도록 보조해주는 장치로써 맥동유동이 일정한 주파수를 갖고 규칙적으로 발생하거나 혹은 맥동유동의 주파수가 변할 경우 진동판이 이에 대응할 수 있도록 외부에서 진동주파수를 일정하게 유지시키는 역할을 하거나 혹은 변환된 맥동유동에 맞추어 진동주파수를 조절할 수 있는 기능또한 구비한다.
상기 진동판(42)은 챔버(24) 중 체적이 가장 큰 제 2 챔버(24b) 내부의 하부에 위치하되 바람직하게는 냉매공급관(26)의 저면에 위치함이 적합하다. 상기 제 2 챔버(24b)는 냉매가 흡입된 후 챔버간을 연결하는 연결관(25)이 연통되어 있으며, 제 1 챔버(24a)를 통해 1차 확산되고 제 2 챔버(24b)를 통해 최종 확산된 냉매가 실린더로 진행되도록 하는 역할을 한다.
이하 상기 본 발명의 일실시예에 의한 흡입 머플러(200)의 작동과정을 설명한다.
증발기(도시 생략)를 통과한 저온, 저압의 냉매는 상기 머플러 입구(22)를 통해 압축기로 유입된다. 도 1에서 점선으로 표시된 부분은 냉매의 이동경로를 나타낸 것이다. 냉매는 통상 액화하기 쉽고, 증발하기 쉬운 가스로서 암모니아, 프레온 또는 메틸 클로라이드계의 냉매를 사용한다.
머플러 입구를 통과한 냉매는 먼저 제 1 챔버(24a)로 유입된다. 제 1 챔버(24a)에서 1차적으로 압력이 줄어든 냉매가스는 연결관(25)을 통해 제 2챔버(24b)로 유입되고 이곳에서 급격하게 체적이 팽창되므로 압력과 온도가 저하되어 2차적으로 소음이 감소된다. 이 후 냉매가스는 제 2 챔버(24b)와 연결된 냉매 공급관(26)을 통과하여 흡입밸브(31)로 진행한다. 냉매 공급관(26) 속을 진행하는 중에 냉매가스는 헬름홀츠 공명기(28)를 지나면서 특정 주파수의 소음 크기가 줄어든다.
위와 같은 진행과정 중 실린더 내부의 피스톤 운동에 의해 제 2 챔버(24b)안에서는 연결관(25)과 냉매 공급관(26) 사이에서 인체의 맥박과 같은 주기적인 압력 유동이 발생한다. 이를 맥동 유동이라 하는바, 이에 대한 설명은 종래 기술에서 자세히 설명되어 있으므로 별도의 언급은 생략하기로 한다.
상기 맥동 유동이 발생함에 따라 제 2 챔버(24b)의 하단부에 설치된 진동판(42)이 맥동 유동에 대응하여 소정의 진동 주파수를 갖게 되는바 상기 진동 주파수는 진동판(42)의 재질과 규격을 적절히 조절하여 원하는 진동 주파수를 얻을 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 상기 진동판(42)의 저면에는 맥동유동에 대응하는 효과를 증진시키기 위하여 코일 스프링(42a)을 개재함이 바람직하다.
상기 실시예의 진동판(42)은 상기 맥동 유동의 진동 주파수의 2배로 진동되도록 하였다. 이에 따라 피스톤(18)이 하사점 부근에 도달했을 때 냉매가 실린더(15)로 유입되면서 냉매 공급관(26)을 따라 제 2 챔버(24b)내부까지 발생하는 압력 하강을 보완하여 마치 과급효과를 일으키듯 냉매 공급관(26) 속으로 냉매를 증가, 공급시킴으로써, 냉매의 유량공급능력을 현저하게 증가시킬 수 있다.
설령 피스톤(18)의 작동 주파수 즉, 맥동 주파수의 두배로 작동시키지 않더라도 4배, 6배 등 짝수배로 작동된다면, 실린더(15) 내로 냉매 유입이 직접 일어나는 냉매 공급관(26)의 압력이 감소할 경우 진동판(42)이 냉매 공급관(26)쪽으로 움직이게 되므로 과급효과를 얻을 수 있어 압력이 증가하고 따라서 유량 공급이 증가한다.
도 2 에는 진동부재로서, 벨로우즈형 진동부재(44)를 사용한 압축기의 흡입 머플러의 다른 실시예에 관한 절개 사시도를 도시하였다.
벨로우즈형 진동부재(44)는 연속된 주름형태의 신축(伸縮)면을 갖고 있어서 종, 횡축 중 어느 한방향으로 일정 변위 인장, 압축이 가능한 부재이다. 상기 벨로우즈형 진동부재(44)에는 판 스프링이 포함될 수 있다.
도 2 에서 보는 바와 같이, 본 실시예의 흡입 머플러(200')는 도 1 에 도시된 일실시예와 구성상 동일하고 맥동 유동에 대응하는 진동부재로서 벨로우즈형 진동부재(44)를 사용하는데 차이점이 있다.
상기 벨로우즈형 진동부재(44)를 채용한 압축기의 흡입 머플러(200') 역시 피스톤 운동에 의한 맥동 유동에 대응하여 스스로 특정의 진동 주파수를 갖도록 하거나 혹은 외부에 진동유지수단(50)을 설치하여 특정의 진동 주파수를 유지시킬 수 있다.
상기 벨로우즈형 진동부재(44)를 채용한 흡입 머플러(200')에서 맥동 유동에 대응하여 냉매의 유량을 증가,공급시키는 작동 및 효과는 상술한 일실시예의 진동판을 채용한 흡입 머플러(200)와 대동소이하므로 자세한 설명을 생략한다.
상기 벨로우즈형 진동부재(44)는 탄성재로 제작하여 진동효과를 높일 수 있다. 또한, 상기 진동부재로서, 도 1 에 도시된 진동판(42) 밑에 코일 스프링(42a)과 같은 공진장치를 개재하여 적절히 진동효과를 조정함으로써,냉매 공급관으로 압력 전달을 극대화할 수도 있다.
압축기의 흡입 머플러에, 피스톤의 운동에 의해 발생하는 맥동 유동에 대응하여 진동부재를 설치함으로써, 실린더 내에 유량을 공급하려는 압력이 감소할 경우 과급 효과를 발생시켜 실린더로 공급되는 냉매의 유량을 늘릴 수 있으며, 냉매를 균일하게 공급할 수 있어 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 냉매가 유입되는 머플러 입구(22); 상기 냉매를 임시로 저장하며 급격한 체적 증가로 인해 냉매의 압력을 저하시키는 챔버(24); 일정한 주파수의 소음을 감소시키는 공명기(28); 챔버(24) 내부의 냉매를 실린더로 공급하는 냉매 공급관(26);을 포함하며, 실린더내의 피스톤 운동에 의하여 발생되는 맥동 유동이 냉매 공급관(26) 밖으로 전달됨을 차단하고, 흡입,토출 밸브에 의한 소음이 외부로 전달되지 못하도록 하는 압축기의 흡입 머플러에 있어서,
    상기 냉매 공급관(26)에 발생하는 맥동 주파수에 대응하는 진동 주파수를 갖는 진동부재(40)가 상기 냉매공급관(26) 입구가 위치하는 챔버(24)의 내부에 구비되며 특히 상기 냉매공급관(26) 입구의 저면에 구비된 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 진동부재(40)는 진동판(42)인 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 진동판(42)은 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 진동부재(40)는 챔버의 일부가 벨로우즈형으로 형성된 벨로우즈형 진동부재(44)인 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 벨로우즈형 진동부재(44)는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 진동부재(40)는 상기 맥동 유동의 진동 주파수에 반응하여 특정의 진동 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 진동부재(40)는 외부에 설치된 진동유지수단(50)에 의해 특정의 진동 주파수가 유지되는 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 진동부재(40)는 적어도 상기 맥동 유동의 짝수배(2배,4배,6배...)에 해당하는 진동 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기의 흡입 머플러.
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