KR100357111B1 - 공기조화기의 실외기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 실외기에 관한 것으로, 특히 압축기의 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 냉매 배관 구조를 구비한 실외기에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기는 저온 저압의 가스 냉매를 고온 고압의 가스 냉매로 압축하는 압축기와; 상기 압축기의 일측에 설치되어 액체 냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐물레이터와; 일단은 상기 어큐물레이터의 유입구에 연결되고 타단은 서비스 밸브에 연결됨과 동시에, 상기 어큐물레이터 측에 다수 번 절곡되어 스프링 형상을 형성하는 스프링부와 상기 스프링부의 끝단으로부터 연장되어 직선 형상을 형성하는 직선부를 갖는 냉매 배관을 포함하여 구성되되, 상기 냉매 배관의 스프링부의 중심을 지나는 축(스프링 축)이 상기 압축기 중심을 지나는 수평선과 평행하게 위치될 때, 상기 압축기 중심과 어큐물레이터 중심을 연결한 선은 상기 압축기 중심을 지나는 수평선으로부터 반시계 방향으로 5∼25 각을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화기의 실외기{Out door unit in air conditioner}

본 발명은 공기조화기의 실외기에 관한 것으로, 특히 압축기의 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 냉매 배관 구조를 구비한 실외기에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기의 실외기는 도 1에 도시된 바와 같이 샤시(1) 내에, 냉매를 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기의 냉매를 응축하는 응축 열교환기(30)와, 상기 응축 열교환기의 냉매를 응축할 수 있도록 외부 공기를 흡입하여 토출하는 축류팬(20)과, 상기 축류팬을 구동하기 위한 모터(22)로 구성되고, 상기 샤시(1)의 외측 하부에 실내기와 연결되는 냉매 배관(도시 생략)을 체결하기 위한 토출 서비스밸브(52)와 유입 서비스밸브(54)로 구성된 서비스밸브 마운트(50)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 압축기(10)는 로터리 압축기로서, 상부에 압축된 냉매를 토출하기 위한 토출 파이프(도시 생략)와, 하부에 저압의 냉매가 유입되는 유입구로 구성되고, 상기 압축기(10)의 일측면에 수직으로 설치되고 상기 압축기의 유입구와 연결되어 액체 냉매의 유입을 막아주는 어큐물레이터(12)와, 상기 어큐물레이터의 상부에 저압 냉매를 유입하는 유입 파이프(도시 생략)가 연결된다.

또한, 상기 압축기(10)는 그 둘레를 감싸고 있고 소음의 외부 방사를 차단하기 위한 흡차음재(14)와, 하부에 하중을 지지하기 위한 삼각 받침판(18)과, 상기 삼각 받침판의 각 모서리에 실외기 바닥면에 볼트로 체결된 방진 고무(16)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 공기조화기의 실외기는, 먼저 압축기(10)에서 저온 저압의 가스 냉매를 고온 고압의 가스 냉매로 압축하고, 상기 압축된 가스 냉매는 응축 열교환기(30)를 거치면서 일측에 설치된 축류팬(20)에 의해 송풍된 외부 공기에 의해 액화되면서 응축열을 방출하는 응축 작용이 일어나게 된다.

이 때, 상기 압축기(10)는 냉매를 압축하는 과정에 로터가 회전하면서 냉매에 의해 회전 방향으로 반력을 주기적으로 받기 때문에, 상당한 진동과 진동에 따른 소음이 발생하게 된다.

물론, 상기와 같은 압축기(10)의 진동을 차단 또는 흡수하기 위하여, 상기 압축기의 외부 둘레를 감싸고 있는 흡차음재(14)와 하부에 상기 압축기(10)를 지지하는 방진 고무(16)를 설치하거나, 또는 상기 압축기(10)에 연결되는 냉매 배관을 길게 형성하여 강성을 낮춤으로써 압축기에서 발생하는 진동을 저감시키고자 하는 노력이 있었다.

도 2a 및 2b는 종래 압축기의 냉매 배관 구조를 나타낸 도면으로, 특히 어큐물레이터로부터 연장되어 유입 서비스밸브에 연결되는 유입 파이프의 구조를 나타내고 있다.

상기 유입 파이프(110,112)는, 도 2a에 도시된 바와 같이 실외기의 내부 공간에 제약을 받아 최소 길이를 갖도록 형성되어 있거나, 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 압축기의 진동 특성을 고려하지 않은 채 길이를 연장하여 강성을 낮추기 위해 다수의 절곡부를 갖도록 벤딩시켜 형성되었다. 물론, 도 2b에 도시된 유입 파이프(112)는 연장된 길이만큼 강성이 낮아져 압축기를 덜 구속함으로써 진동을보다 더 저감시킬 수는 있으나, 압축기의 진동 방향과 특성을 충분히 고려하지 않은 관계로 진동 저감 효과가 효율적이지 않았다.

따라서, 상기 압축기에서 발생한 진동은 냉매 배관을 통해 실내기로 유입되어 불쾌한 소음을 유발하게 될 뿐만 아니라, 서비스밸브가 체결된 서비스밸브 마운트를 가진시킴으로써 실외기를 구성하는 샤시의 구조에 기인한 소음을 증가시키는 결과를 초래하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축기의 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 냉매 배관 구조를 구비한 공기조화기의 실외기를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 공기조화기의 실외기의 구성을 나타낸 도면

도 2a 및 2b는 종래 압축기의 냉매 배관 구조를 나타낸 도면

도 3은 로터리 압축기의 진동 특성을 나타낸 도면

도 4는 로터리 압축기의 표면 진동 가속도 분포를 나타낸 도면

도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 냉매 배관 구조를 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 배관이 압축기에 체결된 모습을 나타낸 도면

도 7은 서비스 밸브 마운트에서의 진동 가속도 스펙트럼을 나타낸 그래프

도 8은 종래기술과 본 발명의 냉매 배관 구조에 따른 소음량과 진동 가속도를 비교한 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 압축기 12 - 어큐물레이터

16 - 방진고무 50 - 서비스밸브 마운트

54 - 유입 서비스밸브 120, 140 - 유입 파이프121, 141 - 스프링부 122, 142 - 직선부

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기는 저온 저압의 가스 냉매를 고온 고압의 가스 냉매로 압축하는 압축기와; 상기 압축기의 일측에 설치되어 액체 냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐물레이터와; 일단은 상기 어큐물레이터의 유입구에 연결되고 타단은 서비스 밸브에 연결됨과 동시에, 상기 어큐물레이터 측에 다수 번 절곡되어 스프링 형상을 형성하는 스프링부와 상기 스프링부의 끝단으로부터 연장되어 직선 형상을 형성하는 직선부를 갖는 냉매 배관을 포함하여 구성되되, 상기 냉매 배관의 스프링부의 중심을 지나는 축(스프링 축)이 상기 압축기 중심을 지나는 수평선과 평행하게 위치될 때, 상기 압축기 중심과 어큐물레이터 중심을 연결한 선은 상기 압축기 중심을 지나는 수평선으로부터 반시계 방향으로 5∼25 각을 갖는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기를 설명하기에 앞서, 공기조화기 실외기의 주 진동원인 압축기의 진동 특성을 이해하는 것이 중요하다.

이하, 첨부된 도 3 및 도 4를 참조하여 압축기의 진동 특성을 설명하면 다음과 같다.

도 3은 로터리 압축기의 진동 특성을 나타낸 도면이고, 도 4는 로터리 압축기의 표면 진동 가속도 분포를 나타낸 도면이다.

일반적으로, 로터리 압축기(10)는 로터의 회전에 의해 압축 냉매의 반력을 주기적으로 받게 되고, 이로 인해 압축기 중심을 통과하는 수직선을 기준으로 비틀림 진동이 우세한 것으로 알려져 있다. 그러나, 실제적으로 도 3에 도시된 바와 같이 상기 압축기(10)의 하단으로부터 1/3 높이의 지점을 기준으로 상부와 하부가 좌우 진동이 우세하게 나타남을 알 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 압축기(10) 표면의 진동 가속도는 좌우 방향의 진동 가속도가 큼을 알 수 있고, 이것은 도 3에 도시된 압축기의 진동 특성과 일치한다. 특히 도 4에 따르면, 압축기(10)의 일측에 부착된 어큐물레이터(12)에서의 진동 가속도가 압축기(10)에서의 진동 가속도보다 큼을 알 수 있다.

반면에, 상기 압축기(10) 하부의 표면 진동 가속도가 상당히 큼에도 불구하고 그 진동 변위가 상부보다 적은 이유는, 압축기(10) 하부에 방진 고무(16)가 장착되어 있어 진동을 충분히 흡수하기 때문이다.

한편, 상기와 같은 압축기의 진동 특성은, 압축기(10)의 일측에 부착되는 어큐물레이터(12)의 위치와 상기 어큐물레이터에 연결된 냉매 배관의 구조에 의해 상당한 영향을 받게 된다. 이것은 상기 어큐물레이터(12)에 연결된 냉매 배관이 상기 압축기(10)의 운동을 구속하는 일종의 부하로 작용하며, 상기 냉매 배관의 형상 및 길이에 따라 그 강성이 증감함으로 인해 상기 압축기의 진동에 상당한 영향을 끼치기 때문이다.

따라서, 상기 어큐물레이터(12)의 위치를 결정하는 요소, 즉 상기 압축기(10)의 중심과 어큐물레이터(12)의 중심을 연결한 선(300)이 압축기 중심을 지나는 수평선(Y)으로부터 반시계 방향으로 이루는 각(α)과, 상기 어큐물레이터(12) 상부의 유입구에 연결되는 유입 파이프(도시 생략)의 구조가 압축기의 진동을 효과적으로 흡수, 차단할 수 있는 주요 인자가 됨을 알 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기조화기의 실외기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 압축기의 냉매 배관 구조를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉매 배관이 압축기에 체결된 모습을 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 공기조화기의 실외기는, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이 압축기(10)의 일측에 부착된 어큐물레이터(12)와, 서비스밸브 마운트(50)에 구비된 유입 서비스밸브(54)와, 상기 어큐물레이터(12) 상부의 유입구와 유입 서비스 밸브(54)에 연결되어 냉매를 흡입하는 유입 파이프(120,140)에 있어서, 상기 유입 파이프는 다수 번 절곡되어 형성된 스프링부(121, 141)와 직선부(122, 142)로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 유입 파이프(120,140)를 위에서 볼 때, 스프링의 중심을 지나는 축(이하, "스프링 축(200)"이라 칭함)에 직교하는 수직선을 중심으로 스프링 피치가 이등분 되는 각(이하,"피치각(θ)"이라 칭함)이 형성된다. 상기 피치각(θ)은 실외기의 한정된 내부공간을 고려해 볼 때 10°이하의 값이 바람직하다.

또한, 상기 유입 파이프(120,140)를 정면에서 볼 때, 어큐물레이터(12)의 유입구에 연결되는 유입 파이프는, 다수 번의 절곡으로 적어도 1개 이상의 감김수를 갖는 스프링부(121, 141)가 형성된다. 본 실시예에 따르면, 감김수가 1개인 스프링부(121)를 갖는 유입 파이프(120)와 감김수가 2개인 스프링부(141)를 갖는 유입 파이프(140)가 도시되어 있는데, 이 또한 실외기의 한정된 내부공간을 고려한 것이라 하더라도, 압축기에서 발생하는 진동을 충분히 흡수할 수 있을 것이다.

또한, 상기 스프링부(121, 141)를 이루고 있는 유입 파이프(120,140)의 마지막 절곡부에 연장되어 압축기(10) 위를 지나는 유입 파이프는 직선부(122, 142)로 형성된다. 이것은 압축기(10) 위를 지나는 유입 파이프가 곡선으로 설계될 때보다 압축기(10)의 상하 진동에 대한 강성이 작기 때문에 진동 전달을 저감시키는데 더 효과적이기 때문이다.

다음, 도 6에 따르면 압축기(10) 중심과 어큐물레이터(12) 중심을 연결한 선(300)이 상기 압축기(10) 중심을 지나는 수평선(Y)으로부터 반시계 방향으로 이루는 각(α)이 대략 15°의 값을 갖고, 상기 어큐물레이터(12)에 연결되는 유입 파이프(120,140)의 스프링 축(200)이 상기 압축기 중심을 지나는 수평선(Y)과 평행하게 구성된다.

상기 각(α)은 한정된 것은 아니나, 너무 작을 경우 유입 파이프가 스프링부를 형성하기 어렵고, 반대로 클 경우 필요 이상으로 스프링부가 커지는 문제가 있다. 따라서, 상기 각(α)은 유입 파이프의 스프링 축(200)이 압축기 중심을 지나는 수평선(Y)과 평행하게 구성되는 전제하에 5°내지 25°의 값을 가지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 유입 파이프의 스프링 축이 압축기 중심을 지나는 수평선과 평행하도록 구성함으로써, 상기 스프링 축이 압축기의 좌우 진동 방향과 일치하게 되며, 이것은 상기 압축기에서 발생하는 진동을 구조적 댐핑에 의해 효과적으로 흡수할 수 있을 뿐만 아니라, 압축기의 진동 방향으로 강성이 대폭 낮아져 진동 전달을 충분히 감소시킬 수 있다.

따라서, 압축기의 진동이 서비스밸브 마운트로 전달될 경우 발생할 수 있는 실외기 샤시의 구조 진동과 이로 인한 소음의 방사, 그리고 공진에 의해 소음과 진동이 급격히 증가하는 문제점 등을 방지할 수 있다.

한편, 도 7은 서비스밸브 마운트에서의 진동 가속도를 나타낸 스펙트럼으로, 가로축은 진동수를 세로축은 진동 가속도를 나타낸다.

도 7에 도시된 바에 따르면, 압축기에서 발생한 진동이 냉매 배관을 통해 충분히 저감되지 않은 경우에, 상기 압축기의 진동은 냉매 배관을 통해 서비스밸브 마운트로 전달되고, 상기 서비스밸브 마운트에서는 압축기 회전수(58Hz)의 9배에 해당하는 진동수(522Hz)에서 진동 가속도가 급격히 증가하는 조화 진동이 발생함을보여준다.

상기 조화 진동은 실내기로 유입되는 냉매 배관을 통해 실내로 유입되어 대략 2dB 이상의 소음을 증가시켜 불쾌감을 조성하게 된다.

한편, 도 8은 종래기술과 본 발명의 냉매 배관 형상에 따른 서비스밸브 마운트에서의 소음과 진동 가속도 및 실외기 전체의 소음를 비교한 그래프로서, 가로축은 냉매 배관 형상을 나타내고, 좌측 세로축은 소음량를, 우측 세로축은 진동 가속도를 나타낸다. 그리고, 상기 그래프 가로축의 제1 유형은 도 2a의 냉매 배관을, 제2 유형은 도 2b의 냉매 배관을 나타낸다.

또한, 상기 그래프에서 삼각점(△)으로 연결된 선은, 상기 도 7에 도시된 서비스밸브 마운트에서의 최대 진동 가속도를 갖는 진동수인 대략 520Hz에서 진동 가속도를 비교한 선이고, 역삼각점(▽)으로 연결된 선은 상기 진동수(520Hz)에서의 서비스밸브 마운트에서의 소음량을 비교한 선이며, 마지막으로 원점(o)으로 연결된 선은 상기 진동수(520Hz)에서의 실외기 전체의 소음량을 비교한 선이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉매 배관을 구비한 공기조화기의 실외기는 서비스밸브 마운트에서의 진동 가속도가 종래 기술에 대비하여 대략 60% 가량 저감되고, 이로 인해 소음량도 대략 8 내지 10 dB 정도 낮아지고, 그 결과 실외기 전체의 소음량도 2 dB 정도 낮아지는 효과를 가져다 준다.

본 발명에 따른 공기조화기 실외기는, 압축기에서 발생하는 진동을 충분히 흡수하고 전달을 차단함으로써, 실내로 유입되는 진동과 소음을 효과적으로 저감시켜 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다.

또한, 실외기 샤시로 전달되는 진동을 감소시킴으로 인해, 샤시로부터 소음이 방사되는 것을 방지하고, 샤시의 공진 가능성을 미연에 제거할 수 있다.

Claims (5)

1. 저온 저압의 가스 냉매를 고온 고압의 가스 냉매로 압축하는 압축기와;

   상기 압축기의 일측에 설치되어 액체 냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐물레이터와;

   일단은 상기 어큐물레이터의 유입구에 연결되고 타단은 서비스 밸브에 연결됨과 동시에, 상기 어큐물레이터 측에 다수 번 절곡되어 스프링 형상을 형성하는 스프링부와 상기 스프링부의 끝단으로부터 연장되어 직선 형상을 형성하는 직선부를 갖는 냉매 배관으로 구성된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매 배관의 스프링부의 중심을 지나는 축(스프링 축)이 상기 압축기 중심을 지나는 수평선과 평행하게 위치될 때, 상기 압축기 중심과 어큐물레이터 중심을 연결한 선은 상기 압축기 중심을 지나는 수평선으로부터 반시계 방향으로 5∼25 각을 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉매 배관의 스프링부는,

   스프링의 피치를 이등분하는 각이 10도 이하인 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 냉매 배관의 스프링부는,

   적어도 1회전 이상의 감김수를 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 냉매 배관의 직선부는,

   상기 스프링부의 끝단으로부터 연장되어 상기 압축기의 상부를 지나며, 상기 압축기의 중심을 지나는 수평선과 평행한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실외기.