KR100332782B1 - 로터리 압축기의 소음 저감 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기의 소음 저감 구조에 관한 것으로서, 본 발명은 냉매가스를 압축하기 위한 압축실이 구비된 실린더와, 상기 실린더의 압축실에 하부의 편심부가 삽입된 회전축과, 상기 회전축을 지지하도록 상기 실린더의 상측과 하측에 각각 설치된 상부베어링 및 하부베어링과, 상기 실린더의 압축실 내주면에 선접촉되도록 상기 회전축의 편심부에 삽입된 롤링피스톤과, 상기 실린더의 일측에 직선운동 가능하도록 삽입되어 그 단부가 상기 롤링피스톤의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더의 압축실을 흡입공간과 압축공간으로 구획하는 베인을 포함하고, 상기 상부베어링과 하부베어링 중 적어도 어느 한쪽에는 압축실에서 압축되는 냉매가스를 유입하여 상기한 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음을 저감시키는 소용적의 공간인 소음기가 형성되며, 상기 소음기는 상기 베인을 기준으로 냉매가스의 압축이 진행되는 210∼300도의 부근에 형성됨으로써 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음이 대폭 감소되어 소음기에 의한 소음 저감 효과가 향상되는 동시에 상기 소음기로 유입된 냉매가스가 압축실의 외부로 미처 토출되지 못하고 압축실에 잔류하게 되는 현상이 제거되어 냉매가스의 재팽창 손실로 인한 압축기의 성능 저하가 방지되도록 한 것이다.

Description

로터리 압축기의 소음 저감 구조{STRUCTURE FOR REDUCTION OF NOISE IN ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 로터리 압축기의 소음 저감 구조에 관한 것으로서, 특히 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음을 저감시키기 위해 실린더 또는 상부베어링 및 하부베어링에 상기 실린더의 압축실에서 압축되는 냉매가스가 유입될 수 있는 소용적의 공간인 소음기를 형성시킨 로터리 압축기의 소음 저감 구조에 관한 것이다.

일반적인 로터리 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 내부체적을 갖는 케이스(1)와, 상기 케이스(1) 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와, 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 냉매가스를 압축하는 압축기구부로 구성되고, 상기 전동기구부는 케이스(1) 내에 고정 결합되는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)의 내부에 삽입되어 회전하는 회전자(3)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 압축기구부는 상기 회전자(3)의 내경에 압입되고 하부에 편심부(4a)가 형성된 회전축(4)과, 내부에 가스가 흡입되고 압축되는 압축실(P)이 구비되어 케이스(1)의 내부에 설치됨과 아울러 그 압축실(P)에 상기 회전축(4)의 편심부(4a)가 삽입되는 실린더(5)와, 상기 회전축(4)에 삽입됨과 아울러 실린더(5)의 상, 하부에 볼트의 체결에 의해 각각 결합되어 회전축(4)을 지지하는 상부베어링(7) 및 하부베어링(8)과, 상기 실린더(5)의 압축실(P) 내주면에 선접촉되도록 회전축(4)의 편심부(4a)에 삽입되어 상기 회전축(4)의 회전에 따라 자전 및 공전하는 롤링피스톤(9)과, 상기 실린더(5)의 일측에 직선운동 가능하도록 삽입되어그 단부가 상기 롤링피스톤(9)의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 압축실(P)을 흡입공간과 압축공간으로 구획하는 베인(도 3의 10)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 실린더(5)의 일측에는 압축된 냉매가스를 토출시키는 토출포트(5a)가 형성되고, 상기 상부베어링(7)의 일측에는 상기 토출포트(5a)와 연통되도록 토출공(7a)이 형성되며, 상기 케이스(1)의 상측에는 압축된 가스가 외부로 토출되는 토출관(11)이 결합되어 있다.

또한, 상기 상부베어링(7)의 상면에는 냉매가스가 일정압 이상이 되면 상기 토출공(7a)을 오픈시키는 토출밸브(13) 및 이 토출밸브(13)의 열림 상태를 한정, 지지하는 리테이너(14)가 함께 결합되고, 상기 상부베어링(7)의 상부에는 냉매가스의 토출 소음을 저감시키기 위한 머플러(Muffler)(15)가 복개되어 결합되어 있다.

또한, 상기 실린더(5)의 일측에는 냉매가스가 압축실(P)로 유입되는 흡입구(5b)가 형성되고, 상기 흡입구(5b)에는 케이스(1)의 측부에 설치되는 어큐뮬레이터(20)와 연결되는 흡입관(12)이 결합되며, 상기 케이스(1)의 저면에는 슬라이딩이 일어나는 부품에 공급되는 오일이 채워져 있다.

상기와 같이 구성된 로터리 압축기에서는, 먼저, 전동기구부의 회전자(3)에 전류가 인가되면 상기 회전자(3)가 회전하면서 회전축(4)을 회전시키게 되고, 상기 회전축(4)이 회전되면 회전축(4)의 편심부(4a)에 결합된 롤링피스톤(9)이 베인과 접촉된 상태에서 실린더 압축실(P)에서 편심 회전하게 된다.

상기 롤링피스톤(9)이 편심 회전하게 되면 실린더 압축실(P)의 체적이 변화되면서 저온저압의 냉매가스가 흡입관(12)과 흡입구(5b)를 통해 실린더 압축실(P)로흡입되어 고온고압의 상태로 압축된다.

상기 실린더(5)에서 압축된 냉매가스가 일정압 이상이 되면 상부베어링(7)의 토출공(7a)을 막고 있던 토출밸브(13)가 열리면서 상기한 고온고압의 냉매가스가 토출포트(5a) 및 토출공(7a)을 통해 케이스(1) 내부로 토출된다.

이때, 상기 토출밸브(13)의 열림 정도는 리테이너(14)에 의하여 한정되고, 상기한 냉매가스는 토출 소음이 감소되도록 상기 케이스(1)의 내부로 토출되기 전에 머플러(15)를 거치게 된다.

상기 케이스(1)의 내부로 토출된 냉매가스는 고정자(2)와 회전자(3) 사이, 그리고 상기 고정자(2)와 케이스(1) 사이에 각각 형성된 틈을 통하여 상기 케이스(1)의 상측으로 이동된다. 상기와 같이 케이스(1)의 상측으로 이동된 냉매가스는 토출관(11)을 통해 케이스(1)의 외부로 토출된다.

상기와 같이 구성 및 작동되는 로터리 압축기는 실린더(5)의 압축실(P)에서 냉매가스를 압축하는 과정에서 상기 냉매가스의 맥동에 의해 소음이 발생하게 된다. 이러한 냉매가스의 압력 맥동음에 의한 소음을 저감시키기 위하여 실린더(5) 또는 상부베어링(7)에 소용적의 공간인 소음기를 형성시키는 구조가 개발되었다.

도 2는 종래의 제 1 실시 예에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조가 도시된 상부베어링의 저면도이고, 도 3은 상기한 종래의 제 1 실시 예에 대해 공기압을 이용한 주파수 분석을 수행한 결과가 도시된 그래프이다.

상기한 도 2를 참조하면 종래의 제 1 실시 예는 실린더(5)와 맞닿은 상부베어링(7)의 하면에 압축실(P)에서 압축되고 있는 냉매가스가 유입될 수 있는소음기(21)가 형성되어 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 맥동음을 저하시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기한 종래의 제 1 실시 예에 의하면, 상기 소음기(21)는 베인(도 4의 10)을 기준으로 냉매가스의 압축이 거의 끝나는 350도 부근에 형성되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제 1 실시 예에 따른 소음 저감 구조는 냉매가스의 압축이 거의 끝나 토출이 시작되는 지점에 소음기(21)가 형성되어 있기 때문에 상기 소음기(21)가 제기능을 충분히 수행하지 못해 소음 저감 효과가 미비한 문제점이 있었다.

이와 관련하여 종래의 제 1 실시 예에 대해 공기압을 이용하여 주파수 분석을 수행한 결과가 도시된 도 3의 그래프를 살펴보면, 각각의 주파수에 따른 음압 레벨이 전체적으로 비교적 높게 분포되어 소음이 상당히 큼을 알 수 있다.

또한, 상기한 종래의 제 1 실시 예는 냉매가스의 토출시 소음기(21)로 유입된 냉매가스가 압축실(P)의 외부로 미처 토출되지 못하고 압축실(P)에 잔류하게 될 가능성이 농후하여 냉매가스의 재팽창 손실로 인한 압축기의 성능 저하가 유발되는 문제점이 있었다.

한편, 도 4는 종래의 제 2 실시 예에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조가 도시된 실린더의 평면도로서, 이를 참조하면, 종래의 제 2 실시 예는 실린더(5)의 상면 또는 상부베어링(7)의 하면에 압축실(P)로 흡입되고 있는 냉매가스가 유입될 수 있고 공명부와 도입부로 이루어진 소음기(31)가 형성되어 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 맥동음을 저하시킬 수 있도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제 2 실시 예는 압축실(P)의 저압측, 즉 냉매가스의 흡입이 진행되는 지점에 상기 소음기(31)가 형성되어 있기 때문에 맥동음의 저감 효과가 미약하여 효용성이 떨어지는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 상기한 종래의 제 2 실시 예는 실린더(5)에 소음기(31)의 공명부와 도입부를 함께 형성시켜야 하므로 상기 실린더(5)의 구조가 한층 더 복잡해져 가공 상의 어려움이 커지고, 이로 인해 압축기의 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 소음기의 제기능이 충분히 발휘될 수 있도록 상기 소음기를 냉매가스의 압축이 시작되는 지점에 형성함으로써 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음이 대폭 감소되어 소음기에 의한 소음 저감 효과가 향상되는 동시에 상기 소음기로 유입된 냉매가스가 압축실의 외부로 미처 토출되지 못하고 압축실에 잔류하게 되는 현상이 제거되어 냉매가스의 재팽창 손실로 인한 압축기의 성능 저하가 방지되도록 하는 로터리 압축기의 소음 저감 구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 로터리 압축기의 구조가 도시된 종단면도,

도 2는 종래의 제 1 실시 예에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조가 도시된 상부베어링의 저면도,

도 3은 상기한 종래의 제 1 실시 예에 대해 공기압을 이용한 주파수 분석을 수행한 결과가 도시된 그래프,

도 4는 종래의 제 2 실시 예에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조가 도시된 실린더의 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조가 도시된 단면도,

도 6은 본 발명에 의한 상부베어링의 평면도,

도 7은 본 발명에 의한 상부베어링의 단면도,

도 8은 본 발명에 의한 상부베어링의 저면도,

도 9는 본 발명에 대해 공기압을 이용한 주파수 분석을 수행한 결과가 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 실린더 53 : 회전축

53a : 편심부 55 : 상부베어링

57 : 하부베어링 59 : 롤링피스톤

61 : 소음기 61a : 공명부

61b : 도입부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉매가스를 압축하기 위한 압축실이 구비된 실린더와, 상기 실린더의 압축실에 하부의 편심부가 삽입된 회전축과, 상기 회전축을 지지하도록 상기 실린더의 상측과 하측에 각각 설치된 상부베어링 및 하부베어링과, 상기 실린더의 압축실 내주면에 선접촉되도록 상기 회전축의 편심부에 삽입된 롤링피스톤과, 상기 실린더의 일측에 직선운동 가능하도록 삽입되어 그 단부가 상기 롤링피스톤의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더의 압축실을 흡입공간과 압축공간으로 구획하는 베인을 포함한 로터리 압축기에 있어서, 상기 상부베어링과 하부베어링 중 적어도 어느 한쪽에는 압축실에서 압축되는 냉매가스를 유입하여 상기한 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음을 저감시키는 소용적의 공간인 소음기가 형성되고, 상기 소음기는 상기 베인을 기준으로 냉매가스의 압축이 진행되는 210∼300도의 부근에 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 소음 저감 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조가 도시된 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 상부베어링의 평면도이고, 도 7은 본 발명에 의한 상부베어링의 단면도이고, 도 8은 본 발명에 의한 상부베어링의 저면도이고, 도 9는 본 발명에 대해 공기압을 이용한 주파수 분석을 수행한 결과가 도시된 그래프이다.

상기한 도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조는 냉매가스를 압축하기 위한 압축실(P)이 구비된 실린더(51)와, 상기 실린더(51)의 압축실(P)에 하부의 편심부(53a)가 삽입된 회전축(53)과, 상기 회전축(53)을 지지하도록 상기 실린더(51)의 상측과 하측에 각각 설치된 상부베어링(55) 및 하부베어링(57)과, 상기 실린더(51)의 압축실(P) 내주면에 선접촉되도록 상기 회전축(53)의 편심부(53a)에 삽입된 롤링피스톤(59)과, 상기 실린더(51)의 일측에 직선운동 가능하도록 삽입되어 그 단부가 상기롤링피스톤(59)의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더(51)의 압축실(P)을 흡입공간과 압축공간으로 구획하는 베인(미도시)을 포함하고, 상기 상부베어링(55) 중 실린더(51)와 맞닿은 하면에는 압축실(P)에서 압축되는 냉매가스를 유입하여 상기한 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음을 저감시키는 소용적의 공간인 소음기(61)가 형성된다.

여기서, 상기 소음기(61)는 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음이 저감되도록 상기한 냉매가스를 유입하는 공명부(61a)와, 상기 공명부(61a)로 압축실(P)의 냉매가스가 유입되도록 압축실(P)과 공명부(61a)를 연결하여 통로 기능을 수행하는 도입부(61b)로 이루어지고, 상기 상부베어링(55)은 그 하면에 공명부(61a)와 도입부(61b)로 이루어진 소음기(61)가 형성되도록 철계분말가루를 소결하는 방식으로 성형된다.

또한, 상기 소음기(61)는 베인을 기준으로 냉매가스의 압축이 진행되는 210∼300도의 부근에 형성되며, 특히 냉매가스의 압축이 시작되는 지점인 210도 부근에 형성되는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 공명부(61a)는 직경과 깊이의 비(깊이/직경)가 0.2∼0.45의 범위를 갖도록 형성된다.

또한, 다른 실시 예에 의하면, 상기 소음기(61)는 실린더(51)와 맞닿은 하부베어링(57)의 상면에 형성될 수도 있고, 상기 상부베어링(55)의 하면과 하부베어링(57)의 상면에 모두 형성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조에서는,전동기구부의 작동에 의해 회전축(53)이 회전되면 상기 회전축(53)의 편심부(53a)에 결합된 롤링피스톤(59)이 베인과 접촉된 상태에서 실린더(51)의 압축실(P)에서 편심 회전하게 된다.

이후, 상기 롤링피스톤(59)이 편심 회전하게 되면 상기 압축실(P)의 체적이 변화되면서 저온저압의 냉매가스가 압축실(P)로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축된다.

상기와 같이 냉매가스가 압축되는 과정에서 상기 압축실(P)에는 압력 맥동음이 발생할 수 있는데, 이러한 압력 맥동음은 상기 냉매가스가 상부베어링(55)에 형성된 소음기(61)로 유입되었다가 다시 유출되는 과정에서 저감되게 된다. 이때, 상기한 냉매가스는 압축실(P)에서 도입부(61b)를 통해 공명부(61a)로 유입되었다가 다시 상기 도입부(61b)를 통해 압축실(P)로 유출된다.

상기와 같이 작용되는 소음기(61)의 소음 저감 효과를 알아보기 위해 공기압을 이용한 주파수 분석을 수행한 결과가 나타난 도 9의 그래프를 살펴보면, 주파수 2.9㎑와 4.9㎑ 대역에서의 음압 레벨이 기존에 비해 대폭 감소되었음을 알 수 있다.

이후, 상기 실린더(51)의 압축실(P)에서 압축된 냉매가스가 일정압 이상이 되면 상부베어링(55)에 형성된 토출공(55a)을 막고 있던 토출밸브가 열리면서 고온고압의 냉매가스가 실린더(51)에 형성된 토출포트 및 상기 토출공(55a)을 통해 압축실(P)의 외부로 토출된다.

상기에서, 미설명한 참조번호 55b는 압축기의 내부에서 비산되고 있는 오일이회전축(53)과 상부베어링(55) 사이로 공급될 수 있도록 상기 상부베어링(55)의 내측면에 형성된 오일홈을 나타내고, 참조번호 55c는 상부베어링(55)을 실린더(51)에 체결시키기 위한 체결볼트가 관통하여 결합되는 체결홀을 나타내고, 참조번호 55d는 상기 토출밸브를 설치하기 위해 상부베어링(55)의 상면에 형성된 밸브안착홈을 나타낸다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 로터리 압축기의 소음 저감 구조는, 소음기(61)의 제기능이 충분히 발휘될 수 있도록 상기 소음기(61)가 냉매가스의 압축이 시작되는 지점에 형성되어 있으므로 소음기(61)에 의해 압력 맥동음이 대폭 감소되어 압축기의 외부로 방사되는 소음이 줄어드는 등 소음 저감 효과가 뛰어날 뿐만 아니라, 상기 소음기(61)로 유입된 냉매가스가 압축실(P)의 외부로 미처 토출되지 못하고 압축실(P)에 잔류하게 되는 현상이 제거되어 냉매가스의 재팽창 손실로 인한 압축기의 성능 저하가 방지되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 냉매가스를 압축하기 위한 압축실이 구비된 실린더와, 상기 실린더의 압축실에 하부의 편심부가 삽입된 회전축과, 상기 회전축을 지지하도록 상기 실린더의 상측과 하측에 각각 설치된 상부베어링 및 하부베어링과, 상기 실린더의 압축실 내주면에 선접촉되도록 상기 회전축의 편심부에 삽입된 롤링피스톤과, 상기 실린더의 일측에 직선운동 가능하도록 삽입되어 그 단부가 상기 롤링피스톤의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더의 압축실을 흡입공간과 압축공간으로 구획하는 베인을 포함한 로터리 압축기에 있어서,

   상기 상부베어링과 하부베어링 중 적어도 어느 한쪽에는 압축실에서 압축되는 냉매가스를 유입하여 상기한 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음을 저감시키는 소용적의 공간인 소음기가 형성되고, 상기 소음기는 상기 베인을 기준으로 냉매가스의 압축이 진행되는 210∼300도의 부근에 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 소음 저감 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 소음기는 냉매가스의 압축과정에서 발생하는 압력 맥동음이 저감되도록 상기한 냉매가스를 유입하는 공명부와, 상기 공명부로 압축실의 냉매가스가 유입되도록 압축실과 공명부를 연결하여 통로 기능을 수행하는 도입부로 이루어진 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 소음 저감 구조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 공명부는 직경과 깊이의 비(깊이/직경)가 0.2∼0.45의 범위를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 소음 저감 구조.