KR100466616B1 - 로터리압축기의 머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리압축기의 머플러에 관한 것으로, 고압의 냉매 속에 포함되어 토출되는 오일의 토출량을 줄이고 실린더에서 발생하는 소음의 저감효를 증진시키기 위한 것이다.

본 발명은 로터리압축기의 실린더로부터 발생하는 소음을 저감시키기 위한 머플러에 있어서, 상기 머플러의 회전축 삽입구멍 근처에 다수개의 토출소공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 냉매의 토출시 발생되는 소음이 차단됨과 동시에 소음파의 위상이 다양하게 변화하여 서로의 간섭에 의해 상쇄됨으로 인하여 뛰어난 소음 저감 효과를 얻을 수 있고, 또한 오일의 토유량이 저감되어 압축기의 효율이 향상되는 이점이 있다.

Description

로터리압축기의 머플러{MUFFLER of ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 로터리 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로터리압축기의 실린더에서 발생하는 소음을 저감시키는 동시에 오일의 토유량을 저감시키기 위한 머플러의 구조에 관한 것이다.

이하 도1 및 도2를 참조하여 종래의 로터리압축기의 개략적인 구성 및 동작을 설명하면, 일반적으로 로터리 압축기는 크게는 원통형 케이싱(100)과 상기 케이싱(100)의 내부에 구동부(10)와 압축부(11)가 포함되는 구성을 가진다. 상기 구동부(10)의 중심에는 편심부(101a)를 갖는 회전축(101)과 상기 회전축(101)과 고정 결합되어 자장에 의한 회전동력을 일으켜 상기 회전축(101)에 전달하는 회전자(102)가 구비되고 상기 회전자(102)와 소정 간격 이격되어 회전자(102)의 외주를 둘러싸며 상기 케이싱(100)에 고정되는 고정자(103)로 구성된다. 한편 상기 압축부(11)는 상기 편심부(101a)와 롤러피스톤(110)이 일체로 마련되는 실린더(106)가 형성되어 있으며, 상기 실린더(106)의 상하면은 상기 회전축(101)을 지지하는 상부플랜지(107) 및 하부플랜지(108)에 의하여 각각 기밀하게 밀착되어 있는데 상기 상부플랜지(107)에는 압축실에서 압축된 고압의 냉매가 토출되는 토출구멍(107a)이 있고, 상기 토출구멍(107a)을 개폐하기 위한 토출밸브(112) 및 상기 토출밸브(112)의 과다한 개방으로 인한 탄성변형을 방지하기 위한 밸브저지판(112a)이 필연적으로 구성되어 있다. 또한, 토출작용 시에 발생하는 소음을 줄이기 위한 머플러(111)가 상부플랜지의 상부에 마련된다.

일반적으로 상기와 같은 압축기의 동작은, 어큐뮬레이터(104)로부터 흡입구(105)를 통해서 실린더 내부로 유입된 저압의 냉매가 상기 편심부(101a)를포함한 회전축(101)의 회전에 의한 상기 롤러피스톤(110)의 압축작용에 의하여 고압이 되어 상기 상부플랜지(107)의 토출구멍(107a)을 통하여 상기 실린더의 압축실로부터 토출되고 이러한 토출작용 시에 토출밸브(112)가 개방됨으로서 상기 머플러(111)와 상부플랜지(107)가 형성하는 공간(이하 소음공간이라 한다)으로 유입된다. 이러한 냉매는 토출공(111a)을 통하여 상기 케이싱(100) 내부로 토출되어 상기 회전자(102)와 고정자(103) 사이의 이격된 간격 및 토출구(109)를 통하여 압축기를 빠져나가게 된다. 이 때, 상기 회전축(101)의 주기적인 회전에 따른 고압냉매의 주기적인 토출작용에 의해 발생하는 맥동소음 및 상기 밸브(112)와 밸브저지판(112a) 사이에 발생하는 소음의 저감을 위해 상기와 같이 머플러(111)가 마련되는데 이러한 머플러의 구조는 도2를 참조하여 설명한다.

일반적으로 머플러는 중심에 큰 원판의 형태로 회전축(101)이 삽입될 회전축 삽입구(202)가 형성되고, 상부플랜지(107)와 결합시키기 위한 결합부(201)가 마련된다. 상기 상부플랜지(107)에 형성되는 토출구멍(107a)과 소정 거리 이격되어 한 쌍의 토출공(111a)이 마련되는데 이러한 토출공(111a)에 의하여 상기 토출구멍(107a)으로부터 상기 소음공간으로 유입된 고압의 냉매가 케이싱(100)내부로 토출되어지게 되며 상기와 같은 토출작용에 의하여 발생된 소음은 상기 머플러의 음향 임피던스 변화에 의하여 저감되게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 로터리압축기의 머플러는 소음공간으로 토출되는 냉매가 머플러에 형성된 반경이 큰 한 쌍의 토출공을 통해 배출되어 버리는 구조로 되어 있어, 냉매의 맥동 소음 및 밸브의 충격 소음 등을 저감시키는데 한계가 있었으며, 또한 소음공간에 고압의 냉매에 섞여 유입된 오일이 그대로 상기의 토출공을 통해 토출되어 압축기를 빠져나감으로 인하여 오일의 토출량이 많아 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 머플러의 구조를 개선하여 오일의 토유량을 줄이고 압축기의 토출작용 시에 발생하는 소음을 더욱 감소시키기 위한 머플러를 제공하는 것이다.

도1은 종래의 로터리압축기의 단면을 도시한 측단면도이다

도2는 종래의 머플러를 도시한 상면도이다

도3a, 도3b, 도3c, 도3d는 본 발명의 실시례에 따른 머플러를 도시한 상면도이다.

도4는 본 발명과 종래의 기술의 비교실험에 대한 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

301: 결합부 302a, 302b, 302c, 302d: 토출소공

303: 회전축 삽입구 304: 제1챔버

305: 제2챔버 306: 제3챔버

401: 토출구멍

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로터리압축기의 실린더로부터 발생하는 소음을 저감시키기 위한 머플러에 있어서, 상기 머플러의 회전축 삽입구멍 근처에 다수개의 토출소공이 형성되는 것을 주요한 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시례를 도3a, 도3b, 도3c 및 도3d를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 한편 동일 구성에 대하여는 같은 부호를 사용하며, 실시례에 따른 중복되는 작용 및 설명은 가급적 생략하기로 한다.

도3a에 표현된 바와 같이 본 발명에 따르는 머플러는 이에 형성된 회전축 삽입구(303)에 회전축이 삽입될 경우 세 군데의 결합부(301)와 상기 회전축에 의하여 구획되는 3개의 공간(이하, 챔버라 한다)으로 나뉘어 구성되고 상기 3개의 챔버는 각각 회전축과 상기 결합부(301)에 의해서 이루어지는 좁은 유로를 통해 연통되어있다. 이러한 챔버는 상부플랜지에 형성되는 토출구멍(401)과 직접 연통되는 제1챔버(304)와 상기 토출구멍(401)과 소정거리 떨어진 곳에 형성되는 제2챔버(305) 및 제3챔버(306)로 구분할 수 있다. 도3a에서 보는 바와 같이 제2챔버(305) 및 제3챔버(306)는 서로 대칭적으로 구성된다. 이 때 상기 제2챔버(305) 및 제3챔버(306)에는 상기 회전축 삽입구(303)에 가능한 가깝도록 하여 원호형으로 다수개의 토출소공(302a)이 형성되어 있다. 이러한 구조를 가진 머플러의 작용에 대하여 설명하면, 우선 로터리압축기의 실린더에서 고압으로 압축된 냉매의 유체력에 의하여 토출밸브가 개방되고 이 때 고압의 냉매는 빠른 속도로 상부플랜지에 형성된 토출구멍(401)을 통하여 상기 제1챔버(304)에 유입되게 된다. 이러한 냉매는 상기의 제1챔버(304)와 제2챔버(305) 및 제3챔버(306) 사이에 형성되는 좁은 유로를 통하여 이동하기 때문에 빠른 속도로 제2챔버(305) 및 제3챔버(306)로 이동하게 되고 상기 제2챔버(305) 및 제3챔버(306)에 형성된 다수개의 토출소공(302a)를 통하여 케이싱 내부로 토출되는데 이 때, 상기 다수개의 토출소공(302a)으로 토출되는 냉매는 상기 토출구멍(401)에 가장 가까운 토출소공의 순서로 순차적으로 토출되며 이와 같은 경로를 거쳐 맥동소음 및 밸브에서 발생하는 소음 또한 토출되어지게 되는 것이다. 이러한 경우 직접적으로는 머플러에 의해 발생되는 소음이 차단됨과 동시에 그 맥동소음 및 밸브에서 발생하는 소음은 다수개의 토출소공(302a)을 통해 빠져나가는 와중에 상기 다수개의 토출소공(302a)의 위치에 따라 소음파의 위상이 다양하게 되어 서로 간섭에 의한 상쇄를 일으켜 소음이 저감되는 현상이 일어난다. 또한 빠른 속도의 냉매는 제1챔버에서 제2챔버로 이동시 이동 관성에 의하여 머플러의 측벽(미도시, 종래기술에 의한 도1참조)으로 이동하게 되는데 냉매에 포함된 알갱이가 큰 오일은 이러한 이동 관성이 큼으로 인하여 상기 머플러의 측벽으로 달라붙는 양이 많아져 상기의 머플러는 냉매의 오일을 회수하는 작용 또한 가지게 된다.

도3b는 본 발명의 또 다른 실시례로서, 도3b에서 보는 바와 같이 상기 도3a의 구성과 유사하나, 토출소공(302b)의 크기가 토출구멍(401)으로부터 거리적으로 멀어질수록 커지는 상이한 구성을 가진다.

이러한 구성은 도3a에 설명한 머플러보다는 토출오일의 저감면에서 보다 바람직하다. 보통 상기 도3a 이하에서 보여주는 본 발명에 따른 실시례에 의한 머플러에 형성되는 토출소공은 상기 회전축 삽입구에 최대한 가깝도록 형성되기 때문에 제1챔버에서 이동하는 고압냉매가 이동 관성에 의해 직진함에 의하여 상기 토출구멍과 가장 가까운 토출소공 즉, 제1챔버와 제2챔버 및 제3챔버 사이에 이루어지는 좁은 유로의 길목에 위치하는 토출소공으로는 고압의 냉매가 직접 토출될 수 있으나 그 외 원호형으로 뒤따라 형성되며 상기 토출구멍에 멀리 있는 토출소공일수록 냉매 및 오일의 이동관성에 의해 상기 토출구멍(401)으로부터 직접 이동해 오는 고압 냉매의 직접적인 토출이 이루어지기 어렵게 되며, 상기 머플러의 측벽 등에 부딪쳐 이동방향이 꺽이는 등의 현상에 의하여 고압냉매의 간접적인 토출이 가능하게 된다. 이러한 경우 고압냉매가 상기 머플러의 측벽에 부딪히며 상기 고압냉매에 포함된 오일은 점성 및 입자의 크기 때문에 상기 머플러의 측벽에 달라붙는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상에 주의하여 도3a의 실시례와 도3b의 실시례를 비교하여 보면 도3b의 토출소공(302b)은 토출구멍(401)에서 멀어질수록 그 크기가 커지도록 구성되어 있다. 즉, 다수개의 토출소공(302b) 중 상기의 회전축 삽입구(303)에서 가장 가까우며 고압냉매의 이동 유로선상에 가장 가까운 토출소공의 크기가 가장 작게 구성되어 있게 된다. 따라서 제1챔버(304)로부터 이동하는 냉매 및 냉매에 포함된 오일은 상기 냉매와 냉매에 포함된 오일의 이동 방향의 길목에 있는 제2챔버(305) 또는 제3챔버(306)에 형성된 첫 번째 토출소공, 즉, 상기 토출구멍(401)에서 가장 가까우면서 가장 작은 토출소공을 통하여 직접 케이싱의 내부로 빠져나가는 고압냉매의 양은 상대적으로 적어지며, 상기 머플러의 측벽 등에 의해 부딪혀 오일의 함유량이 격감된 냉매의 우회적인 토출의 양이 많아지므로 상기에서 설명한 바와 같이 오일의 이동 관성에 따른 토유량의 저감효과가 더욱 커지게 되는 것이다.

도3c는 상기의 실시례와는 또 다른 구성을 가지는 실시례로서 대체적인 구성은 상기의 실시례와 유사하나 토출소공(302c)의 크기 및 그 크기에 따른 배치가 상기한 실시례와는 상이한 점이 있다. 즉, 토출구멍(401)에서 가까운 토출소공(302c)의 크기는 가장 작고 상기의 토출구멍(401)에서 멀어질 수로 토출소공(302c)의 크기가 점점 커지다가 다시 점점 더 작아져 상기 토출소공(302c)과 가장 멀리 떨어진 토출소공(302c)은 상기의 토출구멍(401)에서 가장 가까운 토출소공(302c)의 크기만큼으로 작아지는 대칭적인 구성을 가지게 된다. 이러한 구성에 따라 종래의 기술과 비교한 실험 데이터를 분석한 도4를 보면 도4는 도3c에 표현된 발명에 따른 실험 데이터를 종래기술과 비교한 그래프로서 도4에서 보여지 듯 로터리압축기의 소음저감 효과가 종래기술에 비하여 뚜렷하게 개선되는 효과를 보여주고 있다. 즉, 도4에서 Y축은 dB(데시벨)을 X축은 로터리압축기의 회전진동수 즉 주파수를 말하는 것으로 단위는 Hz를 말하고 있다. 여기서 종래기술에 대하여 본원 발명의 기술이 평균적으로 데시벨로 측정되는 소음을 크게 저감시킴을 알 수 있다.

도3d는 토출소공(302d)이 회전축 삽입구(303) 주위로 원호형으로 복수의 열로 배열된 것을 표현하고 있으며 이러한 구성 또한 본 발명의 기술적 사상에 따른 다른 하나의 실시례를 보여주는 것이다.

따라서 이상에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 설명만으로도 쉽게 상기와 동일 범주내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 냉매의 토출 시에 발생되는 맥동소음 및 밸브에서 발생하는 소음이 차단됨과 동시에 토출소음파의 다양한 위상 변화로 인하여 소음파들간의 간섭에 의한 상쇄현상이 일어나므로 뛰어난 소음 저감 효과를 얻을 수 있고, 또한 오일의 토유량이 저감되어 상대적으로 냉매의 배출량이 증가되어 압축기의 효율이 향상되는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 로터리압축기의 실린더로부터 발생하는 소음을 저감시키기 위한 머플러에 있어서,

   상기 머플러는 토출구멍과 직접 연통되는 제1챔버와 상기 토출구멍과 소정 거리 이격된 제2챔버 및 제3챔버로 구획되고, 상기 각각의 챔버는 좁은 유로로 연통되며, 상기 머플러의 회전축 삽입구멍 근처에는 다수개의 토출소공이 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리압축기의 머플러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다수개의 토출소공은 상기 회전축 삽입구멍 주위의 원형선상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리압축기의 머플러.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,

   상기 제1챔버를 제외한 상기 제2 및 제3챔버에 상기 다수개의 토출소공이 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리압축기의 머플러.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제2챔버 및 제3챔버에 형성되는 다수개의 토출소공은 각각 상기 토출구멍과 가까운 측의 토출소공은 작고 상기 토출구멍으로부터 멀어질수록 커지는 것을 특징으로 하는 로터리압축기의 머플러.
6. 제4항에 있어서,

   상기 제2챔버 및 제3챔버에 형성되는 다수개의 토출소공은 각각 상기 토출구멍과 가까운 측의 토출소공은 작고 상기 토출구멍으로부터 멀어질 수로 점점 더 커지다가 다시 점점 더 작아지는 것을 특징으로 하는 로터리압축기의 머플러.
7. 제2항에 있어서,

   상기 원형선상으로 형성되는 토출소공은 복수의 열로 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리압축기의 머플러.