KR20050065720A - 압축기 - Google Patents

Abstract

토출밸브에 적절한 진동 감쇠력을 부여하여 토출밸브의 개폐동작에 따른 진동과 소음의 발생을 저감시킬 수 있도록 한 압축기를 제공한다. 토출밸브는 탄성 부재와 탄성 부재에 높은 진동 감쇠특성을 부여하는 점탄성 부재로 이루어진다. 점탄성 부재는 탄성 부재의 일부분을 덮거나 전부분을 덮도록 배치될 수 있으며, 또한, 탄성 부재가 한 쌍으로 이루어지며, 점탄성 부재가 한 쌍의 탄성 부재 사이에 배치되어 구성될 수도 있다. 점탄성 부재는 고무 또는 폴리머로 만들어져서 탄성 부재에 접착제에 의해 부착되거나 코팅에 의해 부착될 수 있다.

Description

압축기{Compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더 상세하게는 토출밸브에 높은 진동 감쇠특성을 부여하여 토출밸브 작동시 발생하는 진동과 소음이 저감될 수 있게 한 압축기에 관한 것이다.

공기조화기와 냉장고 등과 같이 냉동사이클을 이용하여 특정공간을 냉각시키거나 난방시키는 장치에는 냉동사이클의 폐회로를 순환하는 냉매를 압축하기 위한 압축기가 설치된다. 이러한 압축기에는 실린더 내에서 피스톤이 직선 왕복운동 함으로써 냉매를 압축시키는 왕복동 압축기와, 실린더 내에서 편심 롤러가 회전운동 함으로써 냉매를 압축시키는 로타리 압축기 등이 있다.

상기와 같은 압축기에는 실린더 상부에 토출밸브가 배치되어서 실린더 내에서 압축된 냉매를 토출시키게 되는데, 토출밸브가 로타리 압축기에 설치된 것을 예로 하여 설명하면 다음과 같다.

로타리 압축기는 냉매의 압축이 이루어지는 실린더와, 실린더의 상부와 하부를 밀폐시키는 상부 및 하부 플랜지와, 회전축에 형성된 편심캠의 외주면에 배치되어 실린더의 내주면을 따라 편심 회전하는 편심 롤러를 구비한다.

토출밸브는 판형상으로 이루어져서 일단이 고정되고 타단이 자유단으로 되도록 상부 플랜지에 설치되어 토출홀을 덮게 되며, 일정압력 이하에서는 토출홀을 폐쇄한 상태로 유지하다가 냉매가 토출압력에 도달하게 되면 냉매의 토출압력에 의해 개방되어 압축된 냉매가 실린더 외부로 배출되도록 한다.

이러한 토출밸브는 일정 토출압력에서 변형되도록 주로 고탄성을 가진 얇은 강판으로 만들어져서 고정볼트에 의해 일단이 상부 플랜지에 고정되고 타단이 밸브면을 형성하여 토출홀을 막게 되는 외팔보 형태를 취하게 된다.

따라서 냉매의 토출압력에 의해 밸브면이 탄성 변형되어 토출홀이 개방되어 압축된 냉매가 실린더 외부로 배출되며, 냉매가 배출되어 실린더 내부의 압력이 감소하면 토출밸브 자체의 탄성 복원력에 의해 원래의 형태로 복원하여 토출홀을 막아서 폐쇄하게 된다.

그러나 종래 압축기의 토출밸브는 고탄성을 가진 얇은 강판으로 만들어져서 진동 감쇠력이 작기 때문에, 압축된 냉매의 토출에 따른 충격 하중에 의해 자체의 고유 진동모드로 진동하여 높은 진폭과 심한 잔여진동과 불필요한 진동 성분을 유발시키게 된다. 이러한 토출밸브의 잔여진동에 의해 압축된 냉매가 맥동하면서 토출되게 되어서 상당한 소음이 발생하게 될 뿐만 아니라, 압축기의 부품들을 진동하게 하여 수명을 단축시키는 요인이 되는 것이다.

특히, 냉매의 토출시 토출밸브가 급격하게 변형되면서 토출홀을 개방함에 따라 고주파의 냉매 맥동 성분을 유발하여 압축기에서 발생하는 소음의 체감 음질이 매우 좋지 않아서 불쾌감을 유발시키게 된다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 토출밸브에 적절한 진동 감쇠력을 부여하여 토출밸브의 개폐동작에 따른 진동과 소음의 발생을 저감시킬 수 있도록 한 압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일단이 고정되고 타단이 자유단이 되도록 배치되어 상기 자유단의 탄성 변형에 의해 토출홀을 개폐하는 토출밸브를 구비한 압축기에 있어서,

상기 토출밸브는 적어도 하나의 탄성 부재와, 상기 탄성 부재에 부착되어 상기 탄성 부재에 높은 진동 감쇠특성을 부여하는 점탄성 부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 점탄성 부재는 상기 탄성 부재의 일부분을 덮도록 배치될 수 있으며, 상기 탄성 부재의 전부분을 덮도록 배치될 수도 있다.

또한, 상기 탄성 부재는 한 쌍으로 이루어지며, 상기 점탄성 부재는 상기 한 쌍의 탄성 부재 사이에 배치되어 구성될 수도 있다.

상기 점탄성 부재는 고분자 합성재질로 만들어질 수 있고, 더 구체적으로는 고무로 만들어질 수도 있으며, 또한 폴리머로 만들어질 수도 있다.

바람직하게, 상기 점탄성 부재는 접착제에 의해 상기 탄성 부재에 부착될 수 있으며, 또한 코팅에 의해 상기 탄성 부재에 부착될 수도 있다.

본 발명에 따른 압축기는 냉매의 압축이 이루어지는 실린더와, 각각 상기 실린더의 상부와 하부를 밀폐시키는 상부 플랜지와 하부 플랜지를 더 구비하며, 상기 토출밸브는 상기 상부 플랜지에 설치된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 압축기의 대략적인 내부구조를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 선 II-II을 따라 취해진 도면으로서 냉매를 토출시키기 위한 토출밸브가 상부 플랜지에 설치된 것을 보인 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기는 밀폐용기(10)의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동부(20)와, 상기 구동부(20)의 회전력에 의해 기체를 압축하는 압축부(30)를 구비한다. 구동부(20)는 밀폐용기(10)의 내면에 고정되는 원통형의 고정자(22)와, 상기 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전자(23)와, 상기 회전자(23)의 중심부에 압입되어 회전자(23)와 함께 회전하게 되는 회전축(21)으로 구성된다.

압축부(30)는 냉매가 압축되는 공간을 제공하는 실린더(31)와, 상기 실린더(31)의 상부와 하부를 밀폐하는 상부 플랜지(32) 및 하부 플랜지(33)와, 상기 실린더(31)의 내주면을 따라 회전하면서 냉매를 압축시키는 편심 롤러(34)를 구비한다.

실린더(31)에는 어큐물레이터(1)와 연결된 흡입관(2)이 끼워지는 흡입구(3)가 형성되어 어큐물레이터(1)로부터 냉매가 유입되도록 하며, 상부 플랜지(32)에는 실린더(31)와 연통된 토출홀(4)이 형성되어서 실린더(31)에서 압축된 냉매가 토출되도록 한다.

또한, 밀폐용기(10)의 상부에는 실린더(31)에서 압축되어 토출된 냉매가 밀폐용기(10)의 외부로 배출되도록 하는 배출관(5)이 삽입되어 있으며, 흡입구(3)와 토출홀(4) 사이의 실린더(31)에는 지지스프링(미도시)에 의해 지지되어 편심 롤러(34)에 밀착되는 베인(미도시)이 배치되어 있다.

편심 롤러(34)는 회전축(21)에 형성되어 실린더(31)의 내부에 편심 배치되는 편심캠(21a)의 외주면에 끼워져서 편심캠(21a)의 편심 회전에 의해 실린더(31)의 내주면을 따라 회전하면서 냉매를 압축하게 된다.

또한, 토출홀(4)을 개폐하기 위해 상부 플랜지(32)의 상면에는 토출밸브(40)가 설치되어 냉매가 일정압력으로 압축되면 냉매의 압력에 의해 탄성 변형되어 토출홀(4)을 개방하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 토출밸브(40)가 일정범위 이상으로 개방되지 않도록 제한하기 위해 토출밸브(40)의 상부에는 밸브 스토퍼(51)가 설치되어서 토출밸브(40)가 밸브 스토퍼(51) 이상으로 개방되지 못하게 된다.

다음에는 도 3 내지 도 6을 참조하여 토출밸브(40)의 배치구조와 작용에 대해 설명하고자 한다.

도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 취해진 단면도로서 토출밸브가 개방되어 냉매가 토출되는 것을 보인 것이고, 도 4와 도 5는 도 3의 토출밸브를 확대하여 도시한 부분 단면도로서 도 4는 하나의 탄성 부재의 일부면에 점탄성 부재가 부착된 것을 보인 것이고, 도 5는 하나의 탄성 부재의 전체면에 점탄성 부재가 부착된 것을 보인 것이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토출밸브의 부분 단면도로서 토출밸브가 한 쌍의 탄성 부재와 그 사이에 부착된 점탄성 부재로 이루어진 것을 보인 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 토출밸브(40)는 그 일단(고정단)이 고정 볼트(50)에 의해 상부 플랜지(32)의 상면에 체결되어 고정되며, 그 타단(자유단)이 토출홀(4)을 덮어서 폐쇄할 수 있게 설치되어서 외팔보 형태를 취하게 된다.

또한, 토출밸브(40)의 자유단이 고정단에 대해 일정각도 이상으로 탄성 변형되는 것을 방지하기 위해 토출밸브(40)의 상부에는 이 토출밸브(40)와 함께 고정 볼트(50)에 의해 상부 플랜지(32)의 상면에 체결되는 밸브 스토퍼(51)가 설치된다.

상기 밸브 스토퍼(51)는 자유단이 고정단에 대해 일정각도로 상향으로 경사지도록 설치되어 냉매의 토출압력에 의해 토출밸브(40)가 개방될 때 토출밸브(40)의 자유단이 밸브 스토퍼(51)의 자유단 이상으로 탄성 변형되지 않도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 토출밸브(40)는 고탄성을 가지며 판형상으로 이루어진 탄성 부재(41)와 상기 탄성 부재(41)의 일부분에 부착되는 점성 또는 점탄성부재(42)(이하에서는 "점탄성 부재"로 통일하여 기재함)로 구성된다.

토출밸브(40)는 상기 탄성 부재(41)에 의해 탄성 변형이 가능하게 되며, 상기 점탄성 부재(42)에 의해 탄성 부재(41)에 높은 진동 감쇠특성을 부여하여서 탄성 부재(41)의 진동과 진폭이 저감되도록 한다.

상기 점탄성 부재(42)는 식 mx”+ cx’+ kx = f로 되는 기본적인 1차 진동계에서 c의 값을 증대시켜서 감쇠력이 증대되도록 하며, 이에 따라 탄성 부재(41)의 변형 에너지를 흡수하게 됨으로써 탄성 부재(41)의 진동과 진폭을 감소시키게 된다. 여기서, m은 질량이고, c는 감쇠계수이며, k는 탄성계수이며, x 와 x’와 x”는 각각 변위와 속도와 가속도를 의미하며, f는 가진력을 의미한다.

따라서 점탄성 부재(42)가 탄성 부재(41)에 부착된 구조를 가진 본 발명에 따른 토출밸브(40)는 냉매의 토출압력에 의한 개방 동작시 잔여 진동이 크게 저감되게 되며, 충격하중 형태의 가진에 의한 급격한 거동 변화에 의한 고주파 성분 등의 불필요한 진동 성분이 억제되게 된다.

상기 점탄성 부재(42)가 탄성 부재(41)에 부분적으로 부착되는 위치는 탄성 부재(41)의 형상 또는 변형 형상에 따라 최대의 진동 감쇠효과를 발휘하는 부분에 부착되는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 점탄성 부재(42)는 고분자 합성재질로 만들어지게 되며, 더 구체적으로는 폴리머나 고무 재질로 만들어지도록 한다.

또한, 상기 점탄성 부재(42)는 접착제에 의해 탄성 부재(42)에 부착되거나 탄성 부재(42)의 표면에 코팅 처리되어 부착될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 토출밸브(40)는 실린더(31)(도 1 참조)의 내부에서 냉매가 일정 압력이상으로 압축되면 그 자유단이 냉매의 토출 압력에 의해 상향으로 탄성 변형되면서 토출홀(4)을 개방하게 되고, 이에 따라 압축된 냉매가 순간적으로 실린더(31)의 외부로 토출되게 되며, 냉매의 토출이 이루어진 후에는 탄성 부재(41)의 탄성 복원력에 의해 다시 원래의 위치로 복원되어 토출홀(4)을 폐쇄하게 된다.

이러한 토출밸브(40)의 개폐 동작시 탄성 부재(41)는 점탄성 부재(42)에 의해 높은 진동 감쇠특성을 부여 받아서 잔여진동과 불필요한 진동성분이 저감된 상태로 움직이게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 토출밸브(40)는 점탄성 부재(42)가 탄성 부재(41)의 상면(하면에 부착될 수도 있음)의 전부분에 코팅이나 접착방식에 의해 부착되어 구성될 수도 있으며, 이러한 구조에 의해 점탄성 부재(42)의 진동 감쇠특성이 더욱 효과적으로 작용할 수 있게 된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 토출밸브(40a)는 한 쌍의 탄성 부재(41)와, 상기 한 쌍의 탄성 부재(41) 사이에 배치된 점탄성 부재(42)로 이루어져서 더욱 효과적으로 진동 감쇠특성을 발휘할 수 있게 할 수도 있다.

도 5와 도 6에 도시된 토출밸브(40)(40a)들의 동작은 도 4를 참조하여 설명한 토출밸브(40)의 동작과 동일하므로 더 이상의 설명은 생략한다.

여기서, 본 실시예들에서는 토출밸브가 로타리 압축기에 설치되어 사용되는 것으로 예시하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 외팔보 형태를 가진 토출밸브가 설치될 수 있는 다른 압축기, 예컨대 왕복동 압축기에 설치되어 사용될 수도 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기는 높은 점탄성 특성을 가진 토출밸브를 구비하여 이루어져서 토출밸브가 잔여진동 성분과 불필요한 진동 성분이 저감될 수 있게 됨과 함께 냉매의 압력 맥동성분이 저감되기 때문에, 압축기의 작동시 발생하는 소음과 진동이 효과적으로 저감될 수 있으며, 이에 따라 부품들의 수명이 연장될 수 있을 뿐만 아니라 압축기에서 불쾌한 소음이 발생하지 않게 되며, 또한 압축기의 정숙한 운전이 가능하게 되어서 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압축기의 대략적인 내부구조를 보인 종단면도이다.

도 2는 도 1의 선 II-II을 따라 취해진 도면으로서 냉매 토출홀을 개폐하는 토출밸브가 상부 플랜지에 설치된 것을 보인 것이다.

도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 취해진 단면도로서, 토출밸브가 개방되어 냉매가 토출되는 것을 보인 것이다.

도 4는 도 3의 토출밸브를 확대하여 도시한 부분 단면도로서 하나의 탄성 부재의 일부면에 점탄성(粘彈性) 부재가 부착된 것을 보인 것이다.

도 5는 도 3의 토출밸브를 확대하여 도시한 부분 단면도로서 하나의 탄성 부재의 전체면에 점탄성 부재가 부착된 것을 보인 것이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토출밸브의 부분 단면도로서 토출밸브가 한 쌍의 탄성 부재와 그 사이에 부착된 점탄성 부재로 이루어진 것을 보인 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10: 밀폐용기 21: 회전축

31: 실린더 32: 상부 플랜지

34: 편심 롤러 40,40a: 토출밸브

41: 탄성 부재 42: 점탄성 부재

50: 고정 볼트 51: 밸브 스토퍼

Claims (10)

1. 일단이 고정되고 타단이 자유단이 되도록 배치되어 상기 자유단의 탄성 변형에 의해 토출홀을 개폐하는 토출밸브를 구비한 압축기에 있어서,

   상기 토출밸브는 적어도 하나의 탄성 부재와, 상기 탄성 부재에 부착되어 상기 탄성 부재에 높은 진동 감쇠특성을 부여하는 점탄성 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 점탄성 부재는 상기 탄성 부재의 일부분을 덮도록 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 점탄성 부재는 상기 탄성 부재의 전부분을 덮도록 배치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 한 쌍으로 이루어지며, 상기 점탄성 부재는 상기 한 쌍의 탄성 부재 사이에 배치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 점탄성 부재는 고분자 합성재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 압축기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 점탄성 부재는 고무로 만들어지는 것을 특징으로 하는 압축기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 점탄성 부재는 폴리머로 만들어지는 것을 특징으로 하는 압축기.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 점탄성 부재는 접착제에 의해 상기 탄성 부재에 부착되는 것을 특징으로 하는 압축기.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 점탄성 부재는 코팅에 의해 상기 탄성 부재에 부착되는 것을 특징으로 하는 압축기.
10. 제 1 항에 있어서, 냉매의 압축이 이루어지는 실린더와, 각각 상기 실린더의 상부와 하부를 밀폐시키는 상부 플랜지와 하부 플랜지를 더 구비하며, 상기 토출밸브는 상기 상부 플랜지에 설치되는 것을 특징으로 하는 압축기.