KR100286836B1 - 로터리 압축기의 공명기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기의 공명기에 관한 것으로서, 특히 압력맥동 저감 주파수에 대한 한계 및 토출과정 완료시 재팽창 현상에 의한 압축기의 효율 저하 문제를 해결하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 축의 회전에 따라 일정한 편심 궤적을 갖고 회전하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 롤러와, 상기 롤러의 작용공간을 이루는 실린더와, 상기 실린더의 상, 하부에서 이를 지지하는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 롤러의 회전에 따라 슬롯내를 상하 왕복 운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인과, 압축 냉매의 토출 통로인 토출구와, 냉매의 압축 과정에서 발생되는 압력맥동을 완화시키기 위한 공명기를 갖는 압축기의 압축기구부에 있어서, 상기 공명기는 상기 토출구를 통해 유입된 압력맥동 성분을 완화시키며 그 공간의 위치가 베인의 위치에 따라 가변될 수 있도록 베인의 일면에 형성된 공명부와, 상기 공명부와 연통하도록 그 상응하는 위치의 베어링 면에 형성되어 압력맥동 성분의 유입 통로 기능을 하며 냉매의 토출 시에는 상기 압축실과 상기 공명부가 연통되고 토출완료 시에는 상기 압축실과 상기 공명부를 분리시키는 목부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

로터리 압축기의 공명기{Resonator of a rotary compressor}

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로서, 특히 실린더 내부의 압축실에서 발생하는 압력맥동에 기인하는 충격가진력 및 맥동소음의 발생 문제를 해결하기 위한 공명기의 구조에 관한 것이다.

일반적인 로터리 압축기는 도 1 에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(1) 내에 압축기구부와 이를 구동하는 전동기구부로 구성된다.

상기 전동기구부는 전원이 인가되면 자력을 발생시키는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)와의 상호 작용을 통해 발생되는 유도기전력에 의해 회전하는 회전자(3)와, 상기 회전자(3)에 압입되어 회전자(3)의 회전에 따라 회전하는 크랭크축(4)으로 구성된다.

상기 압축기구부는, 도 2 와 같이, 상기 크랭크축(4)의 하부에 편심 축설되어 크랭크축(4)의 회전에 따라 일정한 편심궤적을 갖고 회전하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 롤러(5)와, 상기 롤러(5)의 작용공간이 되는 실린더(6)와, 상기 실린더(6)의 상, 하부에서 압축기구부를 지지하는 메인베어링(7) 및 서브베어링(8)과, 상기 롤러(5)의 회전에 따라 실린더(6)에 형성되어 있는 슬롯(9) 내를 왕복운동하면서 흡입실(10)과 압축실(11)을 분리하는 베인(12)과, 상기 실린더(6)로 흡입 및 토출되는 냉매의 유동 통로를 이루는 흡입구(13) 및 토출구(14)와, 상기 토출구(14)의 상부에 형성되어 토출 소음을 저감하는 머플러(15)로 구성된다.

그리고, 도 3 과 같이 토출유로의 중간에는 상기 토출구(14)와 연통되어 공명기(16)가 설치되는데, 상기 공명기(16)는 실린더(6)내에서 발생되는 압력맥동의 유입통로 역할을 하는 목부(16a)와, 상기 목부(16a)를 통해 유입된 압력맥동을 완화시키는 공명부(16b)로 구성된다.

이와 같이 구성된 상태에서 축(4)의 회전에 따라 롤러(5)가 일정한 편심괘적을 그리면서 실린더(6) 내주면을 따라 자전 및 공전하기 시작하면 흡입력이 발생하여 냉매가 흡입구(13)를 통해 실린더(6)의 흡입실(10) 내로 유입되고, 상기 롤러(5)가 일정각 이상으로 회전하게 되면 냉매의 압축이 시작되며, 상기 롤러(5)의 회전각이 200°근방에 왔을 때 압축실(11) 내의 압력이 토출압과 같거나 커지게 되어 토출구(14)의 토출밸브(도면상에 미도시)가 열리고, 압축 냉매의 토출이 이루어지게 된다.

상기 토출구(14)를 통해 토출된 냉매는 메인 베어링(7) 상부의 머플러(15)로 유입되고, 이 머플러(15)는 토출 냉매의 소음을 저감하는 역할을 수행하게 된다.

이때, 상기 실린더(6)의 내부에서 이루어지는 냉매의 압축 및 토출과정에서 발생하는 압력 맥동에 의하여 충격 진동이 발생하며, 이러한 가진력이 압축부 구성 요소 부품들의 요동에 의한 진동을 발생시키게 되며, 실린더(6)의 외부로 전파되어 상기 실린더(6)와 용접되어 있는 밀폐용기(1)를 진동시킴으로써 압축기 외부로 소음이 누설된다.

또한, 상기 실린더(6) 내부에서 발생한 냉매의 고주파 압력맥동 성분들이 토출시 압축기 내부 공간으로 급격히 팽창되면서 내부공간의 음향모드를 가진함으로써 압축기 외부로 강한 지향성을 갖는 공명음을 방사하는 소음원으로 작용하게 된다.

도 3 은 이를 해결하기 위해 토출유로의 도입부에 형성한 공명기(16)를 나타낸 것으로서, 상기 공명기(16)는 압축과정에서 발생하는 냉매의 압력맥동을 완화시키고, 토출시 압력맥동이 급격하게 유출되는 것을 방지하여 토출관련 소음 및 진동을 저감시키는 역할을 수행하게 된다.

이때, 상기 공명기(16)의 목부(16a)와 공명부(16b)의 형상에 따라 공명기(16)로서의 소음 저감 작용이 발생하는 주파수 영역이 결정된다.

따라서, 일단 공명기(16)의 목부(16a) 및 공명부(16b)의 설계 사양이 결정되면 실린더(6) 내부에서 발생된 압력맥동에 대해서 공명기(16)가 작용하는 주파수 대역이 고정된다.

그러나 실질적으로는 압축과정이 진행되는 동안 압축실의 크기가 점점 축소되면서 다양한 성분의 주파수를 갖는 소음이 유발되므로 단일 주파수에 한정되어 있는 공명기를 사용할 경우 압력맥동을 효과적으로 저감하는 데에 한계가 있으며, 또한 이러한 종래 구조의 공명기가 토출유로의 중간에 토출구와 연통하여 설치되어 있으므로 실린더, 롤러 및 베인으로 구성되는 압축실의 체적이 최소가 되는 토출완료 시점에서 완전히 토출되지 않고 남아 있는 공간을 증대시킴으로써 토출과정이 끝난 후 미압축 공간부에 존재하는 고압의 가스가 흡입실 내부로 역류하여 재팽창하는 현상이 발생되어 압축기 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 압력맥동 저감 주파수에 대한 한계 및 토출과정 완료시 재팽창 현상에 의한 압축기의 효율 저하 문제를 해결하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 로터리 압축기의 구성도.

도 2 는 종래 로터리 압축기의 압축기구부 구성도.

도 3 은 종래 로터리 압축기의 토출계 구성도.

도 4 는 본 발명에 의한 로터리 압축기의 공명기 구성도.

도 5 는 본 발명에 의한 공명기의 공명부 상세도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 실린더 102 : 압축실

103 : 공명기 103a : 공명부

103b : 목부 104 : 베인

105 : 토출구 106 : 슬롯

107 : 흡입실

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로터리 압축기의 공명기는, 축의 회전에 따라 일정한 편심 궤적을 갖고 회전하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 롤러와, 상기 롤러의 작용공간이 형성되고 압축냉매의 토출 통로인 토출구를 가지는 실린더와, 상기 실린더의 상, 하부에서 이를 지지하는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 롤러의 회전에 따라 슬롯내를 왕복 운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인과, 냉매의 압축 과정에서 발생되는 압력맥동을 완화시키기 위한 공명기를 갖는 압축기의 압축기구부에 있어서, 상기 공명부는 베인의 일면에 형성되고, 상기 목부는 상기 베인의 왕복 이동됨에 따라 상기 공명부에 연통되도록 상기 베어링에 형성되며, 상기 공명부는 냉매의 토출시에만 상기 목부에 연결되는 토출구에 의해 압축실과 연통되고, 냉매의 토출이 완료되는 시점에서는 압축실과 분리되도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 의한 로터리 압축기의 공명기 구성도이고, 도 5 는 본 발명에 의한 공명기의 공명부 상세도로서, 공면부(103a)는 실린더(101)의 압축실(102)에서 발생된 압력맥동 성분을 효과적으로 저감하기 위해 베인(104)의 상면에 형성된다.

목부(103b)는 압축실(102)에서 발생된 압력맥동 성분의 유입통로가 되도록 토출구(105)와 상기 공명부(103a)를 연통하게 메인베어링(도면상에는 도시되지 않음)의 하면에 형성된다.

이때, 상기 공명기(103)의 공명부(103a)는 냉매의 토출시에만 압축실(102)과 연통되고, 토출완료 시에는 압축실(102)과 완전히 분리된다.

도면상의 미설명 부호 106은 베인(104)의 운동 공간을 이루는 슬롯을 나타내고, 107은 흡입실을 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 베인(104)은 롤러(도면상에는 도시되지 않음)의 편심 회전에 따라 슬롯(106) 내를 상하 왕복 운동하면서 실린더(101) 내에서 흡입실(107)과 압축실(102)을 나누는 역할을 수행하는 중요한 요소로서, 상기 베인(104)의 상면에는 공명기(103)의 공명부(103a)가 형성되면, 상기 베인(104)의 운동에 따라 공명부(103a)가 같이 운동하게 되어 상기 공명부(103a)의 공간 위치가 가변될 수 있다.

이에 반해, 공명기(103)의 목부(103b)는 메인베어링의 하면에서 토출구(105)와 공명부(103a)를 연통하도록 형성되어 있으므로 그 위치는 고정되어 있다.

따라서, 상기 공명부(103a)의 위치를 베인(104)의 상면 중 적절한 곳에 위치시켜 냉매의 토출과정 동안에는 압축실(102)과 공명부(103a)가 연통되고, 토출과정이 완료되는 시점에서는 압축실(102)과 공명부(103a)가 완전히 분리되도록 형성해야 한다.

상기와 같은 상태가 되면, 공명기(103)의 공명부(103a)는 롤러가 토출개시 구간을 통과하면서 토출밸브(도면상에는 도시되지 않음)가 열리는 시점에서 목부(103b)와 연통되며, 이때, 압축실(102)에서 발생하는 고압 가스의 압력맥동 성분이 목부(103b)를 통해 상기 공명부(103a)로 유입됨으로써 토출밸브가 열리면서 발생하는 급격한 압력변동을 방지할 수 있다.

냉매의 토출과정에서는 베인(104)이 상사점으로 이동하는 상태이므로, 상기 베인(104)의 상면에 형성된 공명부(103a)의 위치가 베인(104)의 위치에 따라 가변되므로, 공명기(103)의 소음저감 특성이 변경되면서 실린더(101)의 압축실(102)내부에서 발생되는 다양한 주파수 대역의 압력맥동 성분에 대응할 수 있게 된다.

또한, 압축과정이 진행되면서 토출 완료 시점에서는 압축실(102)과 공명기(103)의 공명부(103a)가 완전히 분리됨으로써 공명기(103)가 없는 것과 동일한 상태가 유지되며, 이와 같은 상태로 토출과정이 완료되면, 냉매가 완전히 토출되지 않고 남아 있을 수 있는 공간이 없게 되어 토출과정이 끝난 후 미압축 공간부에 존재하는 고압의 가스가 흡입실(107) 내부로 역류하는 현상도 자연히 없어지게 되며, 이에 따라, 재팽창 현상에 의한 압축기 효율 저하도 방지할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 베인의 상면에 공명기의 공명부를 형성하고, 상기 공명부와 압축실을 연통하는 목부를 메인베어링 면에 형성함으로써, 토출밸브가 열리는 시점에서는 공명기의 공명부와 목부가 연통되면서 압력맥동 성분이 공명부에 유입됨에 따라 토출밸브가 열릴 때 발생하는 급격한 압력변동을 방지하게 되고, 토출과정 동안에는 베인이 왕복운동을 하면서 목부와 연통하는 공면부의 위치가 변동됨에 따라 공명기의 소음저감 특성이 변경되면서 다양한 성분의 압력맥동에 효과적으로 대응할 수 있으며, 토출완료 시에는 압축실과 공명기의 공명부가 완전히 분리된 상태가 유지되므로 재팽창 현상에 의한 압축기의 효율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 축의 회전에 따라 일정한 편심 궤적을 갖고 회전하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 롤러와, 상기 롤러의 작용공간이 형성되고 압축냉매의 토출 통로인 토출구를 가지는 실린더와, 상기 실린더의 상, 하부에서 이를 지지하는 메인 베어링 및 서브 베어링과, 상기 롤러의 회전에 따라 슬롯내를 왕복 운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인과, 냉매의 압축 과정에서 발생되는 압력맥동을 완화시키기 위한 공명기를 갖는 압축기의 압축기구부에 있어서, 상기 공명부는 베인의 일면에 형성되고, 상기 목부는 상기 베인의 왕복 이동됨에 따라 상기 공명부에 연통되도록 상기 베어링에 형성되며, 상기 공명부는 냉매의 토출시에만 상기 목부에 연결되는 토출구에 의해 압축실과 연통되고, 냉매의 토출이 완료되는 시점에서는 압축실과 분리되도록 된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 공명기.