KR100548273B1 - 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치는, 가동자와 이 가동자에 결합한 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축기본체를 수용하고 그 내부에 흡입압의 냉매가 채워지는 케이싱과, 압축기본체의 토출측에 연결하여 냉매가스를 안내하는 루프파이프와, 케이싱을 관통하여 고정 결합하고 그 안쪽 끝단은 루프파이프에 연결하는 반면 바깥쪽 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관에 연결하는 가스토출관과, 확관부를 구비하여 루프파이프와 가스토출관 사이에 별도로 연결하거나 또는 가스토출관에 설치하는 맥동감쇄유닛을 포함함으로써, 루프파이프를 통해 전달되는 냉매가스의 압력맥동을 상기한 맥동감쇄유닛의 확관부에서 상쇄시켜 압력맥동으로 인한 압축기 진동을 감쇄시키고, 이로 인해 진동이 케이싱으로 전달되어 압축기 소음이 증가되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 진동 저감 장치{DEVICE FOR REDUCING VIBRATION-NOISE OF RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 루프파이프와 가스토출관의 결합상태를 보인 단면도,

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 루프파이프와 가스토출관의 결합상태를 보인 단면도,

도 5는 본 발명 확장연결관의 변형예를 보인 단면도,

도 6 및 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 다른 실시예에 대한 요부를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 케이싱 20 : 프레임 유니트

30 : 왕복동식 모터 40 : 압축 유니트

50 : 공진스프링 유니트 60 : 루프파이프

70,200 : 가스토출관 100 : 맥동감쇄유닛

110,210,320 : 확관부 111 : 배플

111a : 연통구멍 300 : 맥동감쇄유닛

310 : 분기부 SP : 가스흡입관

본 발명은 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치에 관한 것으로, 특히 루프파이프 또는 가스토출관에 맥동감쇄유닛을 설치하여 냉매가스의 토출시 발생하는 압력맥동을 감쇄하고자 하는 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출시키는 것으으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 가스토출관의 고정상태를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래 왕복동식 압축기는, 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 설치하여 전동기구부를 이루는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 함께 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축 유니트(40)와, 압축 유니트(40)의 공진운동을 유도하도록 프레임 유니트(20)와 압축 유니트(40) 사이에 설치하는 공진스프링 유니트(50)을 포함하고 있다.

또, 압축 유니트(40)의 토출측과 상기한 가스토출관(DP)을 연통하는 루프파 이프(60)와, 케이싱(10)에 관통 결합하여 루프파이프(60)와 냉동사이클장치의 냉매관(미도시)을 연결하는 가스토출관(70)을 더 포함하고 있다.

루프파이프(60)는 도 2에서와 같이 압축 유니트(40)의 토출공간(S)과 가스토출관(70)을 연결하는 가스안내관(61)과, 가스안내관(61)의 외주면에 미끄러지게 감겨 압축 유니트(40)를 통해 케이싱(10)으로 전달되는 진동을 흡수하는 코일질량체(62)로 이루어져 있다.

가스토출관(70)은 엘(L)자 모양으로 형성하여 케이싱(10)의 일측에 관통하여 용접 고정하되, 내측 끝단은 상기한 루프파이프(60)를 이용하여 압축 유니트(40)의 토출측에 연결하는 반면 외측 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관(미도시)에 직접 연결하여 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 21 및 22 및 23은 전방 및 중간 및 후방 프레임, 31 및 32는 외측 및 내측 고정자, 41은 실린더, 42는 피스톤, 43은 흡입밸브, 44는 토출밸브 조립체, 51 및 52는 전방측 및 후방측 공진스프링, P는 압축공간, S는 토출공간이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(30)에 전원을 인가하면, 그 왕복동식 모터(30)의 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되어 가동자(33)가 플럭스의 방향에 따라 움직이면서 공진스프링 유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 그 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 가스흡입관(SP)을 통해 상기한 압축공간(P)으로 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 가스토출관(70)을 통해 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 왕복동식 모터(30)와 압축 유니트(40)에서 발생하는 진동은 루프파이프(60)를 통과하는 중에 그 루프파이프(60)의 가스안내관(61)을 감싸는 코일질량체(62)에 의해 일정 정도 감쇄되어 결국 압축기의 진동이 감소되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는, 루프파이프(60)와 가스토출관(70)이 직접 연결됨에 따라 압축 유니트(40)에서 지속적으로 토출되면서 발생하는 냉매가스의 압력맥동이 상기한 루프파이프(60)와 가스토출관(70)을 통해 케이싱(10)으로 전달되어 압축기의 진동과 이로 인한 소음을 가중시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축 유니트에서 발생하는 냉매가스의 압력맥동이 케이싱으로 전달되기 전에 감쇄시켜 압축기의 진동을 저감시키고 이를 통해 압축기 소음을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 가동자와 이 가동자에 결합한 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축기본체를 수용하고 그 내부에 흡입압의 냉매가 채워지는 케이싱과, 압축기본체의 토출측에 연결하여 냉매가스를 안내하는 루프파이프와, 케이싱을 관통하여 고정 결합하고 그 안쪽 끝단은 루프파이프에 연결하는 반면 바깥쪽 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관에 연결하는 가스토출관과, 루프파이프와 가스토출관 사이를 연결하고 그 중간에 상기 루프파이프와 가스토출관의 직경 보다 큰 직경을 가지도록 확관부를 구비하는 맥동감쇄유닛을 포함한 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치를 제공한다.

또, 가동자와 이 가동자에 결합한 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축기본체를 수용하고 그 내부에 흡입압의 냉매가 채워지는 케이싱과, 압축기본체의 토출측에 연결하여 냉매가스를 안내하는 루프파이프와, 케이싱을 관통하여 고정 결합하고 그 중간에 루프파이프의 직경 보다 큰 직경을 가지도록 확관부로 된 맥동감쇄유닛을 구비하여 안쪽 끝단은 루프파이프에 연결하는 반면 바깥쪽 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관에 연결하는 가스토출관을 포함한 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치를 제공한다.

또, 가동자와 이 가동자에 결합한 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축기본체를 수용하고 그 내부에 흡입압의 냉매가 채워지는 케이싱과, 압축기본체의 토출측에 연결하여 냉매가스를 안내하는 루프파이프와, 케이싱을 관통하여 고정 결합하고 그 안쪽 끝단은 루프파이프에 연결하는 반면 바깥쪽 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관에 연결하는 가스토출관과, 루프파이프 또는 가스토출관 중에서 적어도 어느 한 쪽에는 소정의 직경과 길이를 가지도록 분관되는 분기부 및 이 분기부의 끝단에 소정의 체적을 가지도록 분기부의 직경 보다 크게 확장되는 확관부를 구비한 맥동감쇄유닛을 포함한 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치를 제공한다.

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

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발 명 왕복동식 압축기에서 루프파이프와 가스토출관의 결합상태를 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명 확장연결관의 변형예를 보인 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 다른 실시예에 대한 요부를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명 왕복동식 압축기는, 흡입압의 냉매가 채워지는 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 설치하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)에 피스톤(42)을 결합하여 이 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축 유니트(40)와, 압축 유니트(40)의 공진운동을 유도하도록 프레임 유니트(20)와 압축 유니트(40) 사이에 설치하는 공진스프링 유니트(50)와, 압축 유니트(40)의 토출측과 상기한 가스토출관(DP)을 연통하는 루프파이프(60)와, 케이싱(10)에 관통 결합하여 루프파이프(60)와 냉동사이클장치의 냉매관(미도시)을 연결하는 가스토출관(70)과, 루프파이프(60)와 가스토출관(DP)의 사이에 개재하여 냉매가스의 압력맥동을 상쇄시키도록 확관부(110)를 구비한 맥동감쇄유닛(100)을 포함한다.

루프파이프(60)는 압축 유니트(40)의 토출공간(S)과 가스토출관(70)을 연결하는 가스안내관(도 2에 도시)(61)과, 가스안내관(61)의 외주면에 미끄러지게 감겨 압축 유니트(40)를 통해 케이싱(10)으로 전달되는 진동을 흡수하는 코일질량체(도 2에 도시)(62)로 이루어진다.

가스토출관(70)은 엘(L)자 모양으로 형성하여 케이싱(10)의 일측에 관통하여 용접 고정하되, 내측 끝단은 상기한 루프파이프(60)를 이용하여 압축 유니트(40)의 토출측에 연결하는 반면 외측 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관(미도시)에 직접 연결하여 이루어진다.

맥동감쇄유닛(100)은 루프파이프(60)와 가스토출관(70)의 직경 보다 큰 확관부(110)를 구비하여 형성하고, 그 입구측은 상기한 루프파이프(60)에 용접하여 결합하는 반면 출구측은 가스토출관(70)에 용접하여 결합한다.

또, 맥동감쇄유닛(100)은 도 4에서와 같이 그 확관부(110)를 단일 공간으로 형성할 수도 있으나, 경우에 따라서는 도 5에서와 같이 복수 개의 공간으로 형성할 수도 있다. 이를 위하여는 확관부(110)의 내주면에 냉매가스의 유동방향과 수직하게 배플(111)을 설치하되 이 배플(111)의 중앙에는 복수 개의 공간을 서로 연통시킬 수 있는 연통구멍(111a)을 적어도 한 개 이상 형성한다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 21 및 22 및 23은 전방 및 중간 및 후방 프레임, 31 및 32는 외측 및 내측 고정자, 43은 흡입밸브, 44는 토출밸브 조립체, 51 및 52는 전방측 및 후방측 공진스프링, P는 압축공간, S는 토출공간이다.

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

즉, 왕복동식 모터(30)의 고정자(31)(32)에 전원을 인가하면, 그 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)와 함께 피스톤(42)이 공진스프링 유니트(50)에 의해 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축공간(P)으로 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 압축 유니트(40)에서 지속적으로 압축되어 토출되는 냉매가스는 압력맥동을 일으키면서 루프파이프(60)로 전달되고, 이 압력맥동은 루프파이프(60)와 가스토출관(70)을 통해 케이싱으로 그대로 전달되어 압축기의 진동과 이로 인한 소음을 유발할 수 있으나, 본 발명에서와 같이 루프파이프(60)와 가스토출관(70)의 사이에 확관부(110)를 구비한 맥동감쇄유닛(100)을 설치하는 경우에는 루프파이프(60)를 통과한 냉매가스의 압력맥동이 상기한 맥동감쇄유닛(100)의 확관부(110)를 거치면서 상쇄되어 가스토출관(70)으로는 현저하게 감소된 압력맥동만이 전달되고, 이로 인해 가스토출관(70)이 결합한 케이싱(10)에는 거의 압력맥동이 전달되지 않아 압력맥동으로 인한 압축기 진동과 이로 인한 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

한편, 본 발명 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일실시예에서는 루프파이프(60)와 가스토출관(70)의 사이에 확관부(110)를 가지는 별도의 맥동감쇄유닛(100)을 설치하는 것이나, 본 실시예에서는 도 6에서와 같이 가스토출관(200)의 중간에 냉매가스의 압력맥동을 상쇄시키기 위하여 확관부로 된 맥동감쇄유닛(210)을 형성하는 것이다.

이 경우에도 루프파이프(60)를 통과한 냉매가스의 압력맥동에 의한 진동이 상기한 가스토출관(200)의 확관부로 된 맥동감쇄유닛(210)를 지나면서 상쇄되므로 결국 케이싱(10)으로 전달되는 진동을 줄여 압력맥동으로 인한 압축기의 진동과 이로 인한 소음을 효과적으로 줄일 수 있는 것이다.

여기서도, 맥동감쇄유닛(210)의 내부에 상기한 배플(미도시)을 형성할 수도 있다.

또 한편, 본 발명 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치에 대한 다른 실시예는 도 7에 도시한 바와 같이 가스토출관(70)의 중간에 헬름홀쯔 효과(Helmholts' Effect)를 위한 맥동감쇄유닛(resonator)(300)을 설치할 수도 있다.

이 맥동감쇄유닛(300)은 가스토출관(루프파이프에서 분관할 수도 있슴)(70)에서 소정의 직경과 길이로 분관되는 분기부(310)와, 이 분기부(310)의 끝단에 소정의 체적으로 확장되는 확관부(320)로 이루어진다.

이 경우에는 루프파이프(60)를 통과한 냉매가스의 압력맥동이 좁고 긴 분기부(310)를 지나 갑자기 넓은 확관부(320)로 유입되면서 소멸되는 것으로 압력맥동의 감쇄는 물론 이로 인한 특정 주파수의 소음을 상당히 효과적으로 줄일 수 있다.

여기서, 확관부(320)의 내부에 상기한 배플(미도시)을 형성할 수도 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치는, 루프파이프와 가스토출관의 사이 또는 가스토출관의 중간에 확관부를 가지는 맥동감쇄유닛을 설치하거나 또는 가스토출관의 중간에 분기부와 확관부로 된 맥동감쇄유닛를 설치함으로써, 루프파이프를 통해 전달되는 냉매가스의 압력맥동을 상기한 맥동감쇄유닛의 확관부에서 상쇄시켜 압력맥동으로 인한 압축기 진동을 감쇄시키고, 이로 인해 진동이 케이싱으로 전달되어 압축기 소음을 증가되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.

Claims (4)

1. 가동자와 이 가동자에 결합한 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축기본체를 수용하고 그 내부에 흡입압의 냉매가 채워지는 케이싱과,

   압축기본체의 토출측에 연결하여 냉매가스를 안내하는 루프파이프와,

   케이싱을 관통하여 고정 결합하고 그 안쪽 끝단은 루프파이프에 연결하는 반면 바깥쪽 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관에 연결하는 가스토출관과,

   루프파이프와 가스토출관 사이를 연결하고 그 중간에 상기 루프파이프와 가스토출관의 직경 보다 큰 직경을 가지도록 확관부를 구비하는 맥동감쇄유닛을 포함한 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치.
2. 가동자와 이 가동자에 결합한 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축기본체를 수용하고 그 내부에 흡입압의 냉매가 채워지는 케이싱과,

   압축기본체의 토출측에 연결하여 냉매가스를 안내하는 루프파이프와,

   케이싱을 관통하여 고정 결합하고 그 중간에 루프파이프의 직경 보다 큰 직경을 가지도록 확관부로 된 맥동감쇄유닛을 구비하여 안쪽 끝단은 루프파이프에 연결하는 반면 바깥쪽 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관에 연결하는 가스토출관을 포함한 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치.
3. 가동자와 이 가동자에 결합한 피스톤이 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하는 압축기본체를 수용하고 그 내부에 흡입압의 냉매가 채워지는 케이싱과,

   압축기본체의 토출측에 연결하여 냉매가스를 안내하는 루프파이프와,

   케이싱을 관통하여 고정 결합하고 그 안쪽 끝단은 루프파이프에 연결하는 반면 바깥쪽 끝단은 냉동사이클장치의 냉매관에 연결하는 가스토출관과,

   루프파이프 또는 가스토출관 중에서 적어도 어느 한 쪽에는 소정의 직경과 길이를 가지도록 분관되는 분기부 및 이 분기부의 끝단에 소정의 체적을 가지도록 분기부의 직경 보다 크게 확장되는 확관부를 구비한 맥동감쇄유닛을 포함한 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치.
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   맥동감쇄유닛의 확관부 내부에는 적어도 한 개 이상의 연통구멍을 가진 배플을 구비하여 상기 확관부의 내부공간을 적어도 두 개 이상으로 연통 구획하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동소음 저감 장치.

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