KR100320215B1

KR100320215B1 - 리니어 압축기의 진동 저감구조

Info

Publication number: KR100320215B1
Application number: KR1020000007543A
Authority: KR
Inventors: 박정식
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2002-01-10
Also published as: KR20010081632A

Abstract

본 발명은 리니어 압축기의 진동 저감구조에 관한 것으로, 구동력을 전달받아 실린더내부에서 직선 운동하면서 가스를 압축하는 피스톤 및 그 피스톤과 함께 움직이는 부품들로 구성되는 무빙 메스와, 상기 피스톤의 양측에 각각 위치하여 피스톤의 움직임을 탄성적으로 지지하는 메인 스프링과, 상기 무빙 메스에 연결되는 감쇄 스프링과 상기 감쇄 스프링에 결합되어 무빙 메스의 움직임에 의해 상기 감쇄 스프링과 함께 진동 모드를 발생시키는 흡진동체를 포함하도록 구성하여 상기 무빙 메스를 구성하는 피스톤이 구동력을 전달받아 운전 주파수에 따라 실린더내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 압축하는 과정에서 발생되는 진동을 흡수 저감시킴으로써 냉매 가스를 압축하는 과정에서 발생되는 진동이 밀폐용기로 전달되는 것을 최소화하여 밀폐용기외부로 소음이 발생되는 것을 억제할 수 있도록 한 것이다.

Description

리니어 압축기의 진동 저감구조{STRUCTURE FOR ABSORBING VIBRATION IN LINEAR COMPRESSOR}

본 발명은 리니어 압축기에 관한 것으로, 특히 동력을 전달받아 피스톤이 실린더내부를 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 압축하는 과정에서 발생되는 진동을 감소시킬 수 있도록 한 리니어 압축기의 진동 저감구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기계이다. 상기 압축기의 구성은 보통 구동력을 발생시키는 전동기구부와 그 전동기구부의 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축기구부로 구성되며 상기 압축기구부의 형태에 따라 왕복동식 압축기(Reciprcating Compressor), 회전식 압축기(Rotary Compressor), 스크롤 압축기(Scroll Compressor), 리니어 압축기(Linear Compressor) 등으로 구분하게 된다.

상기 회전식 압축기는 전동기구부의 구동력을 전달받아 편심부가 실린더내부에서 편심 운동하면서 가스를 압축하는 구조이고, 스크롤 압축기는 고정스크롤에 맞물린 선회스크롤이 전동기구부의 구동력을 전달받아 선회 운동하면서 가스를 압축하는 구조이다. 그리고 상기 왕복동식 압축기는 전동기구부의 회전력을 전달받아 실린더내부에서 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 구조이며, 상기 리니어 압축기는 전동기구부의 직선 구동력을 전달받아 실린더내부에서 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 구조이다.

도 1은 상기 리니어 압축기의 일예를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 리니어 압축기는 밀폐용기(1)와, 소정의 형상으로 형성되어 상기 밀폐용기(1)의 내부에 장착되는 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 삽입되는 실린더(20)와, 상기 프레임(10)의 일측에 결합되어 전동기구부를 이루는 모터의 고정자를 구성하는 아우터 스테이터 조립체(30) 및 이너 스테이터 조립체(31)와, 그 아우터 스테이터 조립체(30)와 이너 스테이터 조립체(31)사이에 움직임 가능하도록 삽입되는 마그네트(32)로 이루어지는 가동자와, 상기 마그네트(32)가 결합되는 마그네트 홀더(33)와 상기 마그네트 홀더(33)와 결합되어 마그네트(32)의 직선 움직임을 전달받아 상기 실린더(20)내부에서 왕복 운동하는 피스톤(40)을 포함하여 구성된다.

상기 실린더(20)의 일측에 캡 형태로 형성된 토출커버(50)가 결합되고, 상기 토출커버(50)의 내부에는 실린더(20)의 압축 공간을 개폐하는 토출밸브 조립체(51)가 삽입되며, 상기 피스톤(40)의 내부에 냉매가스가 유동하는 관통된 냉매유로(F)가 형성되고 그 단부에 가스의 흡입에 따라 개폐되는 흡입밸브(52)가 결합된다.

그리고 상기 프레임(10)의 일측에 소정의 형상을 갖는 커버(60)가 복개 결합되고, 상기 피스톤(40)과 연결되는 마그네트 홀더(33)의 양측에 피스톤(40)의 움직임을 탄성적으로 지지하는 메인 스프링(70)이 각각 삽입된다.

미설명 부호 34는 모터를 구성하는 코일 조립체이며, 2는 흡입파이프이고, 80은 오일피더이다.

상기한 바와 같은 리니어 압축기의 작동은 다음과 같다.

먼저 모터에 전류가 인가되면 마그네트(32)가 직선 왕복 운동하게 되며, 그 직선운동이 마그네트 홀더(33)를 통해 피스톤(40)에 전달되어 피스톤(40)이 실린더(20)내부에서 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 피스톤(40)의 직선 왕복 운동과 동시에 토출밸브 조립체(51) 및 흡입밸브(52)의 작동에 의해 밀폐용기(1)내로 유입된 냉매가스가 피스톤(40)내부에 형성된 냉매유로(F)를 통해 실린더(20) 압축 공간으로 흡입되고 압축되어 토출되는 과정을 반복하게 된다.

상기 과정에서 메인 스프링(70)은 가동자인 마그네트(32)와 그 마그네트(32)와 연동되는 마그네트 홀더(33) 및 피스톤(40)으로 구성되는 무빙 메스(Moving Mass)의 직선 왕복 움직임을 탄성적으로 지지할 뿐만 아니라 무빙 메스의 운동에너지를 저장, 방출하게 된다.

한편, 상기 구조에서 무빙 메스를 구성하는 피스톤(40)이 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 압축하는 과정 뿐만 아니라 상기 무빙 메스가 메인 스프링(70)에 탄성 지지되는 과정에서 진동이 발생하게 되며 그 진동이 밀폐용기(1)에 전달되면 밀폐용기(1)외부로 진동 소음을 발생시키게 된다.

상기 리니어 압축기에서 냉매 가스를 압축하는 과정에서 발생되는 진동이 밀폐용기(1)로 전달되는 것을 방지하기 위한 종래 구조의 일례로, 도 2에 도시한 바와 같이, 밀폐용기(1)내부에 위치하여 구동력을 발생시키는 전동기구부 및 그 전동기구부의 구동력을 전달받아 냉매 가스를 압축하는 압축기구부를 구성하는 부품들을 하나의 질량체(M)로 하고 그 질량체(M)가 복수개의 지지스프링(71)에 의해 밀폐용기(1)에 지지되는 구조로 이루어진다. 즉 상기 복수개의 지지스프링(71)은 그 일측이 질량체(M)의 하부에 결합되고 그 타측이 밀폐용기(1)의 저면에 고정 결합되어 질량체(M)를 탄성 지지하게 된다. 이와 같은 구조는 왕복동식 압축기의 경우에도적용된다.

그러나 상기한 바와 같은 질량체(M)를 지지하는 구조는 왕복동식 압축기의 경우 그 압축기구부에서 발생되는 진동 폭이 크지 않기 때문에 질량체(M)에서 발생되는 진동을 흡수하게 되어 밀폐용기(1)로 전달되는 것이 미비하지만 리니어 압축기의 경우 왕복동식 압축기에 비해 상대적으로 진동 폭이 크게 되므로 지지스프링(71)의 횡방향 강성이 작은 스프링을 사용하게 된다. 그러나 상기 지지스프링(71)의 횡방향 강성을 작게 하는 경우도 리니어 압축기의 진동 폭이 크기 때문에 그 진동을 충분히 흡수하지 못하게 되어 진동이 밀폐용기(1)로 전달될 뿐만 아니라 냉매 가스를 안내하는 루우프 파이프(Loop Pipe)를 통해 진동이 밀폐용기(1)로 전달되어 밀폐용기(1) 외부로 진동 소음을 유발시키게 되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 동력을 전달받아 피스톤이 실린더내부를 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 압축하는 과정에서 발생되는 진동을 감소시킬 수 있도록 한 리니어 압축기의 진동 저감구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 리니어 압축기를 도시한 단면도,

도 2는 종래 리니어 압축기의 질량체 지지구조를 도시한 리니어 압축기의 단면도,

도 3은 본 발명의 리니어 압축기 진동 저감구조가 구비된 리니어 압축기의 단면도,

도 4는 1,2차 진동 모드 상태를 도시한 자유도,

도 5,6은 본 발명의 리니어 압축기 진동 저감구조의 작동 상태를 각각 도시한 리니어 압축기의 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

20 ; 실린더 40 ; 피스톤

70 ; 메인 스프링 91 ; 흡진동체

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구동력을 전달받아 실린더내부에서 직선 운동하면서 가스를 압축하는 피스톤 및 그 피스톤과 함께 움직이는 부품들로 구성되는 무빙 메스와, 상기 피스톤의 양측에 각각 위치하여 피스톤의 움직임을 탄성적으로 지지하는 메인 스프링과, 상기 무빙 메스에 연결되는 감쇄 스프링과상기 감쇄 스프링에 결합되어 무빙 메스의 움직임에 의해 상기 감쇄 스프링과 함께 진동 모드를 발생시키는 흡진동체를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 리니어 압축기의 진동 저감구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 리니어 압축기 진동 저감구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 리니어 압축기 진동 저감구조의 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 리니어 압축기 진동 저감구조는 먼저 소정의 공간을 갖는 밀폐용기(1)내에 프레임(10)에 장착되고 상기 프레임(10)에 실린더(20)가 결합된다. 그리고 상기 프레임(10)에 전동기구부를 이루는 모터 고정자를 구성하는 아우터 스테이터 조립체(30) 및 이너 스테이터 조립체(31)가 결합되고 그 아우터 스테이터 조립체(30)와 이너 스테이터 조립체(31)사이에 가동자인 마그네트(32)가 삽입된다. 그리고 상기 마그네트(32)는 마그네트 홀더(33)에 결합되며 그 마그네트 홀더(33)는 상기 실린더(20)에 삽입되는 피스톤(40)과 결합된다. 상기 피스톤(40)의 양측에 메인 스프링(70)이 각각 위치하며 그 메인 스프링(70)은 피스톤(40) 및 그 피스톤(40)과 함께 움직이는 마그네트(32)와 마그네트 홀더(33)를 포함하여 구성되는 무빙 메스를 탄성적으로 지지하게 된다.

그리고 상기 무빙 메스에 감쇄 스프링(90)이 연결되고 그 감쇄 스프링(90)에 무빙 메스의 움직임에 의해 상기 감쇄 스프링(90)과 함께 진동 모드를 발생시키는 흡진동체(91)가 결합된다. 상기 감쇄 스프링(90)는 그 형태가 다양하게 형성되며 상기 흡진동체(91)는 코일 스프링으로 이루어짐이 바람직하고 상기 감쇄 스프링(90)과 흡진동체(91)는 메인 스프링(70)과 무빙 메스의 움직임에 대하여 2차 진동 모드(Mode)를 갖도록 구성된다.

한편, 상기 실린더(20)의 일측에 캡 형태로 형성된 토출커버(50)가 결합되고, 상기 토출커버(50)의 내부에는 실린더(20)의 압축 공간을 개폐하는 토출밸브 조립체(51)가 삽입되며, 상기 피스톤(40)의 내부에 냉매가스가 유동하는 관통된 냉매유로(F)가 형성되고 그 단부에 가스의 흡입에 따라 개폐되는 흡입밸브(52)가 결합된다.

그리고 상기 프레임(10)의 일측에 소정의 형상을 갖는 커버(60)가 복개 결합되고, 상기 피스톤(40)의 양측에 위치하는 메인 스프링(70)은 피스톤(40)을 포함한 무빙 메스와 커버(60)사이 그리고 무빙 메스와 프레임(10)사이에 각각 위치하도록 결합되어 무빙 메스를 탄성적으로 지지하게 된다.

이하, 본 발명의 리니어 압축기의 진동 저감구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원이 인가되면 모터를 구성하는 마그네트(32)가 직선 왕복 운동하게 되며, 그 직선운동이 마그네트 홀더(33)를 통해 피스톤(40)에 전달되어 피스톤(40)이 실린더(20)내부에서 직선 왕복 운동하게 된다. 상기 피스톤(40)의 직선 왕복 운동과 동시에 토출밸브 조립체(51) 및 흡입밸브(52)의 작동에 의해 밀폐용기(1)내로 유입된 냉매가스가 피스톤(40)내부에 형성된 냉매유로(F)를 통해 실린더(20) 압축 공간으로 흡입되고 압축되어 토출되는 과정을 반복하게 된다.

상기 과정에서 메인 스프링(70)은 가동자인 마그네트(32)와 그 마그네트(32)와 연동되는 마그네트 홀더(33) 및 피스톤(40)으로 구성되는 무빙 메스(Moving Mass)의 직선 왕복 움직임을 탄성적으로 지지할 뿐만 아니라 무빙 메스의 운동에너지를 저장, 방출하게 되고, 그 무빙 메스가 메인 스프링(70)에 의해 탄성 지지되면서 움직임과 동시에 그 무빙 메스에 결합된 감쇄 스프링(90)과 흡진동체((91)가 함께 움직이게 된다.

상기 흡진동체(91)와 감쇄 스프링(90)은 무빙 메스의 축방향 직선 왕복 움직임에 따라 감쇄 스프링(90)이 수축 이완되면서 흡진동체(91)가 무빙 메스의 움직임 방향과 동일 방향인 축방향으로 움직이게 된다. 이때 메인 스프링(70)과 무빙 메스 그리고 감쇄 스프링(90)과 흡진동체(91)의 진동 모드는, 도 4a, 4b에 도시한 바와 같이, 1차 진동 모드와 2차 진동 모드가 발생되는데, 이때 상기 감쇄 스프링(90)과 흡진동체(91)는 운전 주파수(Frequency)에서 2차 진동 모드가 유발되도록 감쇄 스프링(90)의 스프링 상수K 및 흡진동체(91)의 질량m을 설계하게 된다.

즉, 상기 리니어 압축기의 운전 중 그 운전 주파수에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 무빙 메스를 구성하는 피스톤(40)이 상사점으로 이동하게 될 경우 감쇄 스프링(90)이 이완되어 흡진동체(91)가 무빙 메스와 멀어지는 반대 방향, 즉 커버(60)측으로 움직이게 되고, 도 6에 도시한 바와 같이 무빙 메스를 구성하는 피스톤(40)이 하사점으로 이동하게 될 경우 감쇄 스프링(90)이 수축되어 흡진동체(91)가 무빙 메스와 근접하는 방향, 즉 실린더(20)측으로 움직이게 된다.

이와 같이 무빙 메스를 구성하는 피스톤(40)이 운전 주파수에 따라 실린더(20)내부에서 진선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 압축하는 과정에서 무빙 메스의 움직임과 동시에 감쇄 스프링(90) 및 흡진동체(91)가 무빙 메스 및 메인 스프링(70)에 대하여 2차 진동 모드를 가지면서 움직이게 되므로 무빙 메스를 구성하는 피스톤(40)이 메인 스프링(70)에 의해 지지되면서 냉매 가스를 압축하는 과정에서 발생되는 진동이 흡수 저감된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 리니어 압축기의 진동 저감구조는 전동기구부를 이루는 모터의 구동력을 전달받아 메인 스프링에 의해 탄성 지지되면서 직선 왕복 운동하는 무빙 메스에 2차 진동 모드를 발생시키는 감쇄 스프링과 흡진동체가 구비되어 무빙 메스를 구성하는 피스톤이 운전 주파수에 따라 실린더내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매 가스를 압축하는 과정에서 발생되는 진동을 흡수 저감시키게 됨으로써 냉매 가스를 압축하는 과정에서 발생되는 진동이 밀폐용기로 전달되는 것을 최소화하게 됨에 의해 밀폐용기외부로 소음이 발생되는 것을 억제하게 되어 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

구동력을 전달받아 실린더내부에서 직선 운동하면서 가스를 압축하는 피스톤 및 그 피스톤과 함께 움직이는 부품들로 구성되는 무빙 메스와, 상기 피스톤의 양측에 각각 위치하여 피스톤의 움직임을 탄성적으로 지지하는 메인 스프링과, 상기 무빙 메스에 연결되는 감쇄 스프링과 상기 감쇄 스프링에 결합되어 무빙 메스의 움직임에 의해 상기 감쇄 스프링과 함께 진동 모드를 발생시키는 흡진동체를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 리니어 압축기의 진동 저감구조.
제1항에 있어서, 상기 감쇄 스프링과 흡진동체는 메인 스프링과 무빙 메스의 움직임에 대하여 2차 진동 모드를 갖는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 진동 저감구조.