KR100423224B1 - 밀폐형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크 변동에 의한 회전방향 진동을 저감하는 밀폐형 압축기를 제공하는 것이다. 그 밀폐형 압축기는 외곽에 설치된 추를 구비한다. 추의 관성 모멘트를 증가함으로써, 전체 운전 주파수에 대해서 압축기의 회전방향 진동을 저감한다.

Description

밀폐형 압축기{Hermetic compressor}

본 발명은 냉난방 혹은 냉장고 등의 냉각장치에 이용되는 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 진동을 저감한 압축기에 관한 것이다.

냉동 공기 조절용의 밀폐 압축기로서는 리시프로(recipro)식, 로터리식, 스크롤식이 있고, 이들 방식 모두가 가정용, 업무용의 냉동 공기 조절 분야에서 사용되고 있다. 이들은 현재 비용, 성능면 등에서 특징을 살려서 성장하고 있다.

압축 기구 및 전동 기구를 용기에 수납한 압축기는 방음과 유지보수 자유(maintenance free)를 의도한 밀폐형 압축기로 대표되고, 스크롤 압축기와 로터리 압축기가 주류이다. 로터리 압축기는 종래, 도 10에 나타내는 바와 같이 세로방향으로 설치하는 세로형의 것이 널리 사용되고 있다. 이들은 밀폐용기(10)가 용접된 다리(11)에 의해서 지지된다. 밀폐용기(10)는 전동기부(20)와 압축기구부(30)를 수납한다. 밀폐용기(10)는 증발기측과 접속되는 흡입관(12)과, 흡입관(12)에 접속되는 어큐뮬레이터(13)와, 응축기측과 접속되는 토출관(14)을 구비한다. 인버터 등에 의해 15㎐∼150㎐의 주파수로 구동되는 전동기부(20)는 고정자(21)와 회전자(22)로 구성된다. 고정자(21)는 밀폐용기(10)에 고정되고, 회전자(22)는 고정자(21) 내에 회전가능하게 설치된다. 압축기구부(30)는 실린더(31)와 크랭크축(32)의 편심부(33)에 의해 실린더(31) 내를 회전하는 피스톤(34)과, 실린더(31)와 피스톤(34)에 의해서 형성되는 공간을 압축 공간과 흡입 공간으로 분리하는 도시하지 않은 베인과 실린더(31) 및 피스톤(34)의 양단면을 폐쇄하는 상하 베어링(36, 37)을 구비한다. 압축기구부(30)에는 전동기부(20)에 의해서 발생된 구동력이 크랭크축(32)의 편심부(33)를 통해서 전달된다.

압축기와 다른 진동체의 진동 저감 수단으로서, 일본국 실공소 53-8961호 공보는 도 11에 나타내는 바와 같이 밀폐용기(10)에 진동 흡진기(15)를 장착한 구조를 개시하고 있다.

또, 회전식 압축기의 진동저감 수단으로서, 일본국 실공소 61-241471호 공보는 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 밀폐형 압축기의 중심을 통과하고, 크랭크축(32)의 축의 중심과 직각인 선분과 교차하는 밀폐용기(10)의 측벽에 180。 대향시킨 2개의 추(40)를 장착한 것을 개시하고 있다.

이들 종래의 압축기에서는 밀폐용기의 진동을 적극적으로 저감하지 않기 때문에, 압축기의 밀폐용기의 진동이 문제이다.

또, 진동 흡진기를 장착한 일본국 실공소 53-8961호 공보에 기재된 압축기에서는 진동 흡진기는 일반적으로 설정된 주파수에서는 큰 진동 저감 효과가 있지만, 그것 이외의 주파수에서는 진동을 저감할 수 없다. 압축기가 인버터 전원으로 구동되어 회전 주파수가 폭넓게 변화하는 경우, 압축기의 진동 주파수도 변화한다. 그 때문에, 종래 이용되어 왔던 진동 흡진기에서는 설정된 주파수 이외에서 압축기가 구동되는 경우는 역으로 진동이 커지는 경우가 있다.

또, 압축기의 진동은 회전 주파수의 성분만이 아니라, 그 고차의 성분에 의해서도 상당히 큰 영향을 받는다. 그 때문에, 그 고차 진동 성분과 진동 흡진기를 장착함으로써 새롭게 발생하는 압축기계의 공진 주파수가 일치하여, 어느 회전 주파수에서는 압축기의 고차 진동 성분이 증폭되어 큰 진동음이 발생하는 경우가 있다. 따라서 진동 흡진기의 사용 범위는 한정된다.

또, 밀폐용기의 측벽에 180。 대향시킨 2개의 추를 장착한 일본국 실공소 61-241471호 공보에 기재된 밀폐형 압축기가 공기 조절 장치에 이용될 때, 추가 실외기의 팬에 접촉하지 않고 또한 배관과도 간섭하지 않도록 밀폐형 압축기를 실외기의 가운데에 배치하는 것은 곤란하다.

전체 운전 주파수의 진동을 저감하는 밀폐형 압축기를 제공한다. 그 밀폐형 압축기는 전동기부와, 전동기부에 의해 구동되는 압축기구부와, 전동기부와 압축기구부를 수납하는 밀폐용기와, 그것을 지지하는 다리와, 압축기의 외곽에 장착된 추를 구비한다.

또한 그 추를 봉, 판 등의 다양한 형상으로 함으로써 더욱 진동이 저감한다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 밀폐형 압축기의 단면도,

도 2는 실시형태 1에 의한 밀폐형 압축기의 평면도,

도 3은 어큐뮬레이터의 회전방향 진동을 종래 기술과 실시형태 1에서 비교한 도면,

도 4는 본 발명의 실시형태 2에 의한 밀폐형 압축기의 단면도,

도 5는 실시형태 2에 의한 밀폐형 압축기의 평면도,

도 6은 본 발명의 실시형태 3에 의한 밀폐형 압축기의 단면도,

도 7은 실시형태 3에 의한 밀폐형 압축기의 평면도,

도 8은 본 발명의 실시형태 4에 의한 밀폐형 압축기의 단면도,

도 9는 실시형태 4에 의한 밀폐형 압축기의 평면도,

도 10은 종래의 밀폐형 압축기의 단면도,

도 11은 밀폐형 압축기의 종래의 진동 저감 기구를 도시하는 측면도,

도 12는 밀폐형 압축기의 종래의 다른 진동 저감 기구를 도시하는 단면도,

도 13은 밀폐형 압축기의 종래의 다른 진동 저감 기구를 도시하는 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 밀폐용기 11 : 다리

12 : 흡입관 13 : 어큐뮬레이터

14 : 토출관 15 : 진동 흡진기

20 : 전동기부 21 : 고정자

22 : 회전자 30 : 압축기구부

31 : 실린더 32 : 크랭크축

33 : 편심부 34 : 피스톤

36, 37 : 베어링 40 : 추

41 : 볼트 42 : 질량부

이하 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 종래의 기술에서 설명한 것과 동일 부품은 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

(실시형태 1)

도 1 및 도 2는 추(40)를 장착한 로터리식 밀폐형 압축기를 나타낸다. 판의 추(40)가 다리(11)에 볼트(41)에 의해 장착되어 있다. 압축기가 구동되면 피스톤(34)의 전동에 따라서 냉매 가스가 어큐뮬레이터(13)와 흡입관(12)을 통해서 압축기구부(30)에서 흡입 압축되고, 토출관(14)으로부터 토출된다. 그 때, 압축기구부(30)에서는 흡입 압축의 공정에 따라서 실린더(31) 내의 흡입 압축 공간에서는 큰 가스 압력 변동이 발생하기 때문에, 크랭크축(32)에 작용하는 토크가 크게 변동한다.

여기에서, 압축기 중심을 Z축으로 한 원통 좌표계에서, 크랭크축(32)에 작용하는 토크 변동은 Z축 주위의 회전방향의 진동에 작용하고, 진동값은 비틀림 강제 진동 방정식에 따른다.

단, ω는 회전 주파수, I_z는 Z축 주위의 관성 모멘트, C는 압축기의 고정 상태에 의해 결정되는 비틀림 감쇠계수, K는 압축기의 고정 상태에 의해 결정되는 비틀림 스프링계수, T는 가스 압력 변동에 의해 발생하는 토크 변동이다. 이 때, 어느 반경 위치에서의 압축기의 진동값(A)은 다음과 같이 나타낸다.

토크 변동은 압축기구부(30)의 구조에서는 작게 할 수 없고 일정하게 하기 때문에, 진동값(A)을 저감하기 위해서는 압축기의 관성 모멘트를 크게 할 필요가 있다.

종래의 압축기에서는 압축기의 관성 모멘트가 밀폐용기(10) 내의 압축기를 구성하는 각 요소에 의해 관성 모멘트가 결정되기 때문에, 압축기의 진동도 일의적으로 결정된다.

도 3은 종래의 압축기와 추(40)를 장착한 압축기의 어큐뮬레이터(13)의 회전방향 진동을 비교한 도면이다. 추(40)에 의해 압축기의 관성 모멘트가 증대하여, 전체 운전 주파수에서 진동이 저감한다.

추(40)가 판이기 때문에, 추(40)의 회전방향의 단면계수가 커지고, 고유 진동수도 보다 크게 설정할 수 있기 때문에, 회전방향의 진동을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 추(40)를 볼트(41)에 의해 다리(11)에 장착함으로써, 압축기를 용이하게 교환할 수 있다.

추(40)를 다리(11)에 장착함으로써, 밀폐형 압축기가 공기 조절 장치에 이용될 때에 실외기 내에서 추(40)를 용이하게 배치할 수 있고, 수납성이 향상한다.

또, 추(40)는 철제로 하면 추(40)를 저렴하게 제조할 수 있다.

또 추(40)는 콘크리트제로 하면 추(40)가 부식에 의해 압축기로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다.

또 추(40)는 진동 억제 강철판제로 하면 보다 효과적으로 압축기의 진동을 억제할 수 있다.

또 추(40)는 방열판으로서 이용되면 압축기로부터 발생하는 열을 방출할 수 있다. 따라서, 전동기부(20)의 온도가 내려가고, 모터 효율이 향상하여 실외기의 동결을 방지할 수 있다.

또 추(40)를 어큐뮬레이터의 아래에 장착함으로써 어큐뮬레이터의 진동을 보다 효과적으로 저감할 수 있다.

또, 추(40)의 관성 모멘트를 밀폐형 압축기의 그것의 2배 이상으로 함으로써, 밀폐형 압축기가 공기 조절 장치에 이용될 때에, 어큐뮬레이터 및 토출관의 진동값을 배관이 파괴하는 값 이하까지 억제할 수 있다.

또, 밀폐형 압축기를 리시프로식 및 스트롤식 압축기에 비해서 회전 방향 진동이 큰 1 기통 로터리식으로 함으로써, 보다 효과적으로 진동이 저감된다.

(실시형태 2)

도 4 및 도 5는 추(40)를 장착한 로터리식 밀폐형 압축기를 나타낸다. 철제로 판형상의 추(40)가 밀폐용기(10)의 통에 대해서 평행하게 용접에 의해 밀폐용기(10)에 장착된다. 이것에 의해 전체 운전 주파수에서 압축기의 진동이 저감될 뿐만 아니라, 추(40)가 전동기부(20)에 가깝기 때문에, 보다 전동기부(20)의 온도를 내릴 수 있다. 이것에 의해, 모터 효율이 향상될 수 있다.

또, 추(40)를 용접에 의해 밀폐용기(10)에 장착함으로써, 부품수를 저감하여 추(40)를 보다 저렴하게 장착할 수 있다.

또, 추(40)를 밀폐용기(10)에 장착함으로써, 밀폐형 압축기가 공기 조절 장치에 이용될 때, 실외기 내에서의 추(40)의 배치를 용이하게 하여 수납성을 향상하는 것이다.

(실시형태 3)

도 6 및 도 7은 추(40)를 장착한 로터리식 밀폐형 압축기를 나타낸다. 판의 추(40)가 다리(11)에 볼트(41)에 의해 장착된다. 또한, 추(40)의 첨단에 질량부(42)를 장착할 수 있다. 추(40)가 질량부(42)를 갖는 경우와 갖지 않는 경우에서 동일 관성 모멘트이면, 질량부(42)를 갖는 경우 쪽이 추(40)를 가볍게 할 수 있다.

밀폐형 압축기가 공기 조절 장치에 이용될 때, 역률 개선을 위해서 실외기의 전장부(電裝部)에 장착되어 있는 리액터를 질량부(42)로 할 수 있다. 이것에 의해, 전체 운전 주파수에서 압축기의 진동을 저감시킬 수 있는 것에 더하여 실외기의 전장부를 작게 할 수 있다.

(실시형태 4)

도 8 및 도 9는 추(40)를 장착한 로터리식 밀폐형 압축기를 나타낸다. 봉형상의 추(40)가 밀폐용기(10)에 용접에 의해 장착된다. 이것에 의해 추(40)의 Z축방향의 단면계수가 커져서, Z축 방향의 고유 진동수를 보다 크게 설정할 수 있다. 따라서 밀폐용기(10)가 반경방향으로 진동하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 압축기구부(30)의 압축 공간에서 큰 가스 압력 변동이 발생하기 때문에, 추(40)는 압축기구부(30)에 가까운 측의 밀폐용기(10)에 장착됨으로써, 보다 효과적으로 압축기의 진동이 저감된다.

또한 실시형태 1 내지 4에 의한 밀폐형 압축기가 리시프로식 및 스크롤식 압축기에 비해서 회전방향 진동이 큰 1기통 로터리식이면 보다 효과적으로 진동이 저감한다.

본 발명은 토크 변동에 의한 회전방향 진동을 저감하는 밀폐형 압축기를 제공하는 것으로서, 그 밀폐형 압축기는 외곽에 설치된 추를 구비한다. 추의 관성 모멘트를 증가함으로써, 전체 운전 주파수에 대해서 압축기의 회전방향 진동을 저감할 수 있다.

Claims (17)

1. 전동기부와,

   상기 전동기부에 의해 구동되는 압축기구부와,

   상기 전동기부와 상기 압축기구부를 수납하는 밀폐용기와

   상기 밀폐용기를 지지하는 다리와,

   상기 밀폐용기의 외곽 또는 상기 다리에 장착된 추를 구비한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 추는 봉형상인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 추는 판형상인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 추는 철제인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 추는 콘크리트제인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 추는 진동 억제 강철판제인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 추는 방열판으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 추의 첨단에 설치된 질량부를 또한 구비한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 질량부는 리액터인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
10. 삭제
11. 제 10항에 있어서,

    상기 추는 상기 밀폐용기에 대해서 평행하게 장착된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
12. 삭제
13. 제 1항에 있어서,

    어큐뮬레이터를 또한 구비하고, 상기 추는 상기 어큐뮬레이터의 아래에 장착된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 추를 장착하는 볼트를 또한 구비한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
15. 제 1항에 있어서,

    상기 추는 용접으로 장착되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
16. 제 1항에 있어서,

    상기 추의 관성 모멘트는 상기 밀폐형 압축기의 관성 모멘트의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
17. 제 1항에 있어서,

    상기 압축기구부는 1기통 로터리식인 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.