KR100446972B1 - 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 피스톤의 흡입유로에 반경방향으로 돌출하여 적어도 한 개 이상의 공명공간을 형성하도록 그 내주면에 벽면부를 적어도 한 개 이상 구비한 공명공간형성부재를 결합하거나, 또는 평면투영시 격자모양으로 형성하고 측면투영시 흡입유로 중심쪽으로 돌출하도록 반사돌부를 갖는 소음반사면부재를 적어도 한 층 이상 결합하거나, 또는 '솔'모양으로 형성한 소음정류부재를 결합함으로써, 피스톤의 흡입유로를 통해 냉매가스를 흡입할 때 발생하는 각종 소음을 피스톤의 흡입유로 안에서 감쇠하여 압축기 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 소음 저감 장치{DEVICE FOR REDUCING NOISE FOR RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치에 관한 것으로, 특히 피스톤의 흡입유로에 공명공간을 형성하여 소음을 줄이는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 선형으로 움직이면서 가스를 흡입 압축하는 것으로, 이러한 왕복동식 압축기는 크게 구동모터의 회전운동을 피스톤의 왕복운동으로 전환시켜 가스를 흡입 압축하는 방식과 구동모터가 직선으로 왕복운동을 하면서 피스톤을 왕복운동시켜 가스를 흡입 압축하는 방식이 있다.

도 1은 후자에 속하는 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는 흡입관(SP) 및 토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상기한 프레임 유니트(20)로 지지하는 압축 유니트(40)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)로 구성하고 있다.

압축 유니트(40)는 프레임 유니트(20)에 고정 설치하는 실린더(41)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축공간(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축공간(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

피스톤(42)은 그 내부에 케이싱(10)의 흡입관(SP)과 연통하여 케이싱(10) 내의 냉매가스를 실린더(41)의 압축공간(P)으로 유도하기 위한 흡입유로(F)를 피스톤운동 방향으로 관통 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 21은 전방 프레임, 22는 중간 프레임, 23은 후방 프레임, 31 및 32는 외측 고정자 및 내측 고정자, 51 및 52는 전방측 공진스프링 및 후방측 공진스프링이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하여 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되면, 그 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이의 공극에 놓인 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 왕복운동을 하면서 압축공간(P)의 체적이 변화하여 냉매가스를 압축공간으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 왕복동식 압축기에서는, 피스톤(42)의 선단면에 장착한 흡입밸브(43)가 개폐하면서 그 피스톤(42)의 선단면과 부딪혀 밸브타음을 발생하고 이 밸브타음은 흡입유로(F)를 통해 케이싱(10)의 내부로 흘러나와 압축기 소음을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 유체의 흡입시 발생하는 소음을 피스톤의 내부에서 효과적으로 감쇠할 수 있는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입 머플러를 구비한 피스톤의 일실시예를 보인 종단면도.

도 4 및 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입 머플러를 구비한 피스톤의 다른 실시예를 각각 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

120 : 피스톤 121 : 공명공간형성부재

121a,121b,121c : 벽면부 121d,121e,121f : 통공

122 : 부시부재 211,212 : 소음반사면부재

211a,212a : 반사돌부 213 : 부시부재

311 : 소음정류부재 312 : 부시부재

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 장착하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 선형 실린더의 압축공간에 삽입하고 그 내부에 흡입유로를 형성하여 상기한 왕복동식 모터의 가동자와 함께 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 흡입유로 출구측 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와, 실린더의 압축공간을 개폐하도록 장착하여 유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 피스톤의 흡입유로에 반경방향으로 돌출하여 적어도 한 개 이상의 공명공간을 형성하도록 그 내주면에 벽면부를 적어도 한 개 이상 구비한 공명공간형성부재를 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 제공한다.

또, 피스톤의 흡입유로 내주면에 평면투영시 격자모양으로 형성하고 측면투영시 흡입유로 중심쪽으로 돌출하도록 반사돌부를 갖는 소음반사면부재를 적어도 한 층 이상 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 제공한다.

또, 피스톤의 흡입유로 내주면에 '솔'모양으로 형성한 소음정류부재를 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3은 본 발명 왕복동식 압축기에서 흡입 머플러를 구비한 피스톤의 일실시예를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 흡입관(SP)과 토출관(DP)을 구비하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)에 결합하여 유체를 흡입 압축하는 압축 유니트(100)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트(50)로 구성한다.

압축 유니트(100)는 압축공간을 구비하여 프레임 유니트(20)에 고정하는 실린더(110)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(110)의 압축공간(P)에 미끄러지게 삽입하고 그 내부에 흡입유로(F)를 형성하는 피스톤(120)과, 피스톤(120)의 흡입유로(F) 출구측 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브(130)와, 실린더(110)의 압축공간(P)에 장착하여 압축유체의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(140)로 이루어진다.

피스톤(120)은 그 내부에 케이싱(10)의 흡입관(SP)과 연통하도록 상기한 흡입유로(F)를 관통 형성하되, 흡입유로(F)의 내주면에는 그 흡입유로(F)를 복수 개의 공명공간(S1)(S2)(S3)으로 구획하는 벽면부(121a)(121b)(121c)를 여러 개 형성한 공명공간형성부재(121)를 삽입 결합한다.

공명공간형성부재(121)는 다공성 재질로 형성하는 것이 방음 효과를 높이는데 효과적이다. 또, 공명공간형성부재(121)의 외주면과 피스톤(120)의 흡입유로(F) 내주면 사이에는 상기 공명공간형성부재(121)의 삽입을 용이하게 하는 부시부재(122)를 개재하는 것이 바람직하다.

벽면부(121a)(121b)(121c)의 중앙에는 각 벽면부(121a)(121b)(121c) 사이의 공명공간(S1)(S2)(S3)을 서로 연통시키기 위한 통공(121d)(121e)(121f)을 동일한 직경 또는 서로 다른 직경으로 형성하고, 또 각 통공(121d)(121e)(121f)은 동일축선 상에 형성하는 것이 냉매가스의 흡입시 흡입손실을 줄일 수 있어 바람직하다.

또, 벽면부(121a)(121b)(121c)는 등간격으로 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 각 벽면부(121a)(121b)(121c) 사이의 간격(L1)(L2)(L3)을 달리하여 각 공명공간(S1)(S2)(S3)의 체적을 가변함으로써 특정대역의 소음을 감소하는데 바람직하다.

또, 벽면부(121a)(121b)(121c)의 끝단(통공의 주면)은 도 3에서와 같이 곡선형상 또는 쐐기모양으로 형성하여 유체가 원활하게 유통되도록 하는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 21은 전방 프레임, 22는 중간 프레임, 23은 후방 프레임, 31 및 32는 외측 고정자 및 내측 고정자, 51 및 52는 전방측 공진스프링 및 후방측 공진스프링이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치는 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하면, 가동자(33)가 고정자(31)(32)의 플럭스 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 지속적으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(120)이 실린더(110)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 실린더(110)의 압축공간(P)으로 흡입 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 피스톤(120)의 왕복운동 중에 그 흡입유로(F)의 출구측 선단에 장착한 흡입밸브(130)가 흡입유로(F)를 개폐하면서 피스톤(120)의 선단면에 부딪혀 밸브타음을 발생하고, 이 밸브타음은 기타 유동소음과 함께 흡입유로(F)를 통해 역류하면서 압축기 소음을 유발하나, 피스톤(120)의 흡입유로(F)에 벽면부(121a)(121b)(121c)를 형성하여 그 흡입유로(F)를 복수 개의 공명공간(S1)(S2)(S3)으로 활용함으로써 상기한 밸브타음 등이 이 공명공간(S1)(S2)(S3)을 차례대로 지나면서 감쇠되어 소멸된다.

한편, 본 발명에 의한 소음 저감 장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 흡입유로의 내주면에 다공성 재질로 된 공명공간형성부재를 삽입하는 것이었으나, 본 실시예는 도 4에 도시한 바와 같이 피스톤(120)의 흡입유로(F) 내주면에 평면투영시 격자모양으로 형성하고 측면투영시 흡입유로 중심쪽으로 돌출하도록 반사돌부(211a)(212a)를 갖는 소음반사면부재(211)(212)를 복층으로 결합하되 각 층 별로 반사돌부(211a)(212a)의 형상이나 크기를 상이하게 형성하여소음을 감쇠할 수도 있다. 여기서, 격자모양은 사각형이나 삼각형과 같은 다각형으로 형성하거나 또는 원형으로 형성할 수 있고 반사돌부도 다각이나 돔 형상으로 형성할 수 있다.

또, 피스톤(120)의 흡입유로(F) 내주면과 소음반사면부재(212)의 외주면 사이에는 그 소음반사면부재(212)의 삽입을 용이하게 하는 부시부재(213)를 개재하는 것이 바람직하다.

또 한편, 도 5에 도시한 바와 같이 피스톤(120)의 흡입유로(F) 내주면에 '솔'모양으로 형성한 소음정류부재(311)를 결합하여 소음을 감쇠할 수도 있다.

이 경우에도 피스톤(120)의 흡입유로(F) 내주면과 소음정류부재(311)의 외주면 사이에는 그 소음정류부재(311)의 삽입을 용이하게 하는 부시부재(312)를 개재하는 것이 바람직하다.

이렇게 하여, 피스톤의 흡입유로를 통해 냉매가스를 흡입할 때 그 선단면의 흡입밸브가 개폐하면서 발생하는 밸브타음 등의 각종 소음을 피스톤의 흡입유로 안에서 감쇠하여 압축기 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치는, 피스톤의 흡입유로에 공명공간형성부재 또는 소음반사면부재 또는 소음정류부재를 장착함으로써, 피스톤의 흡입유로를 통해 냉매가스를 흡입할 때 발생하는 각종 소음을 피스톤의 흡입유로 안에서 감쇠하여 압축기 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

Claims (8)

1. 케이싱의 내부에 장착하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 선형 실린더의 압축공간에 삽입하고 그 내부에 유체의 흡입유로를 형성하여 상기한 왕복동식 모터의 가동자와 함께 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 흡입유로 출구측 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와, 실린더의 압축공간을 개폐하도록 장착하여 유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   피스톤의 흡입유로에 반경방향으로 돌출하여 적어도 한 개 이상의 공명공간을 형성하도록 그 내주면에 벽면부를 적어도 한 개 이상 구비한 공명공간형성부재를 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
2. 제1항에 있어서,

   공명공간형성부재는 다공성 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
3. 제2항에 있어서,

   피스톤의 흡입유로 내주면과 공명공간형성부재의 외주면 사이에는 그 공명공간형성부재의 삽입을 용이하게 하기 위한 부시부재를 개재하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
4. 케이싱의 내부에 장착하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 선형 실린더의 압축공간에 삽입하고 그 내부에 유체의 흡입유로를 형성하여 상기한 왕복동식 모터의 가동자와 함께 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 흡입유로 출구측 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와, 실린더의 압축공간을 개폐하도록 장착하여 유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   피스톤의 흡입유로 내주면에 평면투영시 격자모양으로 형성하고 측면투영시 흡입유로 중심쪽으로 돌출하도록 반사돌부를 갖는 소음반사면부재를 적어도 한 층 이상 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
5. 제4항에 있어서,

   소음반사면부재는 각 층 별로 반사돌부의 형상 또는 크기가 상이한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   피스톤의 흡입유로 내주면과 소음반사면부재의 외주면 사이에는 그 소음반사면부재의 삽입을 용이하게 하는 부시부재를 개재하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
7. 케이싱의 내부에 장착하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하여 선형 실린더의 압축공간에 삽입하고 그 내부에 유체의 흡입유로를 형성하여 상기한 왕복동식 모터의 가동자와 함께 직선으로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤과, 피스톤의 흡입유로 출구측 선단에 장착하여 유체의 흡입을 제한하는 흡입밸브와, 실린더의 압축공간을 개폐하도록 장착하여 유체의 토출을 제한하는 토출밸브를 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,

   피스톤의 흡입유로 내주면에 '솔'모양으로 형성한 소음정류부재를 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
8. 제7항에 있어서,

   피스톤의 흡입유로 내주면과 소음정류부재의 외주면 사이에는 그 소음정류부재의 삽입을 용이하게 하는 부시부재를 개재하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.