KR100492613B1

KR100492613B1 - 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치

Info

Publication number: KR100492613B1
Application number: KR10-2003-0015212A
Authority: KR
Inventors: 이동원
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2005-06-03
Also published as: KR20040080451A

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 가스흡입관과 가스토출관을 연통 결합하는 케이싱과, 케이싱의 내부에 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 이 왕복동모터의 가동자에 결합하여 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 실린더의 흡입측과 토출측에 각각 설치하여 냉매가스의 흡입과 토출을 제한하는 밸브와, 소정의 토출공간을 구비하여 상기 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버와, 토출커버의 내 외부를 연통하도록 토출유로를 가지고 토출커버에 피스톤의 진동방향으로 미끄러지도록 결합하여 냉매가스의 토출을 안내하는 미끄럼부재와, 미끄럼부재의 토출측에 일 단이 결합하고 상기한 가스토출관에 타 단이 결합하여 압축가스의 토출을 유도하는 루프파이프를 포함함으로써, 압축기 본체의 진동이 루프파이프로 전달되는 것을 차단할 수 있고 이를 통해 루프파이프의 2차 진동에 의한 압축기 진동을 미연에 방지함에 따라 압축기 진동과 이에 따른 압축기 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 진동 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING VIBRATION OF RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 진동 저감 기술에 관한 것으로, 특히 압축기본체의 진동이 케이싱으로 전달되는 것을 차단할 수 있는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 회전모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하거나 왕복동모터의 직선운동을 그대로 전달받아 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출하는 것으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 연통하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 가동자(33)가 상하로 왕복운동을 하도록 케이싱(10)의 내부에 고정하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)에 연결하여 프레임유니트(20)에 지지하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)와, 프레임유니트(20)를 포함한 압축기 본체를 탄력 지지하는 지지스프링유니트(60)를 구성하고 있다.

프레임유니트(20)는 왕복동모터(30)와 압축유니트(40)를 함께 지지하는 제1 프레임(21)과, 제1 프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 타단을 지지하는 제2 프레임(22)과, 제2 프레임(22)에 결합하여 후술할 제2 공진스프링(53)을 지지하는 제3 프레임(23)으로 이루어져 있다.

왕복동모터(30)는 제1 프레임(21)과 제2 프레임(22) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(40)의 실린더(41)에 결합하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하고 그 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축유니트(40)는 제1 프레임(21)에 고정하는 실린더(41)와, 실린더(41)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 직선 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(42a)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

공진스프링유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(51)와, 스프링지지대(51)의 좌우 양측에 배치하여 가동자(33)와 피스톤(42)을 탄력적으로 지지하도록 압축코일스프링으로 형성한 제1 공진스프링(52)과 제2 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

지지스프링유니트(60)는 케이싱(10)의 일 측 바닥면과 이에 대응하는 제1 프레임(21)의 저면 사이에 고정하는 복수 개의 제1 지지스프링(61)과, 케이싱(10)의 타측 바닥면과 이에 대응하는 제3 프레임(23)의 저면 사이에 고정하는 복수 개의 제2 지지스프링(62)으로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 P는 압축공간, RP는 루프파이프이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 도면의 좌우로 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복하고 있다.

이때, 왕복동모터(30)의 가동자(33)와 이와 결합한 피스톤(42)이 좌우로 직선 왕복운동을 하는 중에 선형 진동이 발생하나, 이 진동은 프레임유니트(20)를 지지하고 있는 좌우 양측의 지지스프링(61)(62)을 이용하여 케이싱(10)에 전달되는 압축기 진동을 차단하는 한편 압축유니트(40)의 토출측에 가스토출관(DP)을 직접 연결함에 따라 압축가스의 토출시 발생하는 압력맥동에 의한 진동이 상기한 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클 시스템에 그대로 전달될 우려가 있으므로 도 2에서와 같이 토출밸브 조립체(44)의 토출측과 가스토출관(DP)의 사이에 진동 감쇠 기능을 가지는 루프파이프(RP)를 설치하여 압축가스의 토출시 발생하는 진동을 차단하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 압축가스가 토출할 때 발생하는 진동 외에 압축기 본체가 가동자(33)와 피스톤(42)의 왕복운동에 의해 발생하는 진동이 상기한 루프파이프(RP)에 그대로 전달되어 결국 압축기 진동을 가중시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축기 본체의 진동이 루프파이프로 전달되는 것을 차단할 수 있는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 가스흡입관과 가스토출관을 연통 결합하는 케이싱과, 케이싱의 내부에 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 이 왕복동모터의 가동자에 결합하여 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과, 실린더의 흡입측과 토출측에 각각 설치하여 냉매가스의 흡입과 토출을 제한하는 밸브와, 소정의 토출공간을 구비하여 상기 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버와, 토출커버의 내 외부를 연통하도록 토출유로를 가지고 토출커버에 피스톤의 진동방향으로 미끄러지도록 결합하여 냉매가스의 토출을 안내하는 미끄럼부재와, 미끄럼부재의 토출측에 일 단이 결합하고 상기한 가스토출관에 타 단이 결합하여 압축가스의 토출을 유도하는 루프파이프를 포함한 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 요부를 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 요부를 보인 평면도이고, 도 6은 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선 단면도이며, 도 7은 본 발명 진동 저감 장치의 변형예를 보인 개략도이고, 도 8은 본 발명 왕복동식 압축기에서 진동 상태를 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)을 연통 결합하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 가동자(33)가 직선 왕복운동을 하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)의 가동자에 피스톤(42)을 연결하여 함께 직선 왕복운동하면서 냉매가스를 압축하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)와 압축유니트(40)의 피스톤(42)을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)와, 프레임유니트(20)를 포함한 압축기 본체를 탄력 지지하는 지지스프링유니트(60)와, 압축유니트(40)의 토출측과 가스토출관(DP) 사이를 연결하는 진동저감유니트(100)로 구성한다.

프레임유니트(20)는 왕복동모터(30)와 압축유니트(40)를 함께 지지하는 제1 프레임(21)과, 제1 프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 타단을 지지하는 제2 프레임(22)과, 제2 프레임(22)에 결합하여 제2 공진스프링(53)을 지지하는 제3 프레임(23)으로 이루어진다.

왕복동모터(30)는 제1 프레임(21)과 제2 프레임(22) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(40)의 실린더(41)에 결합하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하고 그 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어진다.

압축유니트(40)는 제1 프레임(21)에 고정하는 실린더(41)와, 실린더(41)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 직선 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(42a)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어진다.

토출밸브 조립체(44)는 소정의 토출공간(S)을 구비하여 실린더(41)의 토출측을 복개하는 토출커버(44A)와, 토출커버(44A)에 수용하여 실린더(41)의 선단면과 피스톤 방향으로 착탈하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(44B)와, 토출밸브(44B)의 압축배면을 지지하는 밸브스프링(44C)으로 이루어진다.

토출커버(44A)의 상반부에는 후술할 미끄럼관(120)의 수직부(122)가 관통하여 좌우로 미끄러지도록 안내구멍(111)을 형성하고, 안내구멍(111)의 주변에는 미끄럼관(120)을 얹어 지지하는 미끄럼안내부(112)를 토출커버(44A)에 일체 또는 후조립으로 형성한다.

안내구멍(44a)은 도 5에서와 같이 후술할 미끄럼관(120)의 수직부(122)가 피스톤 방향으로 토출커버(44A)에 대해 미끄러져 상대운동할 수 있도록 상기한 피스톤 방향으로 길게 장공 모양으로 형성하는 것이 바람직하다.

또, 미끄럼안내부(112)는 도 6에서와 같이 측면 투영시 그 내경이 미끄럼관(120)의 외경과 거의 동일하도록 반원 단면 모양으로 형성하여 토출커버(44A)의 전방측 내벽면에 형성하거나 또는 상반부 내주면에 형성하되, 미끄럼안내부(112)의 적당 개소에는 토출공간(S)의 압축가스가 상기한 미끄럼안내부(112)의 내주면과 미끄럼관(120)의 외주면 사이에서 가스베어링의 역할을 할 수 있도록 가스통공(112a)을 수직 방향으로 형성하는 것이 바람직하다.

또, 미끄럼안내부(112)는 도면으로 도시하지는 않았으나 미끄럼관(120)을 미끄러지게 삽입하는 원통모양으로 형성할 수도 있다. 이 경우에는 그 상반부를 토출커버(44A)의 상반부 내주면에 고정하고 도면상 좌우 양단은 개구되도록 토출커버(44A)와 이격 배치하는 것이 바람직하다.

미끄럼관(120)은 도 4에서와 같이 그 내부에 가스유로(F)를 가지는 속빈 원통관을 정면 투영시 수평부(121)와 수직부(122)로 이루어진 "??"자 모양으로 형성하여 수평부(121)의 좌우 양단에 걸쳐 개구하는 속빈 원통 모양으로 형성하는 한편 수직부(122)는 수평부(121)의 중간에서 관통하여 그 끝단을 개구하도록 형성한다.

또, 미끄럼관(120)은 수평부(121)가 상기한 미끄럼안내부(112)에 미끄러지도록 얹히는 한편 수직부(122)는 상기한 안내구멍(111)에 역시 미끄러지도록 삽입하여 그 수직부(122) 끝단에 자체 감쇠기능을 가지는 루프파이프(RP)를 연통 결합한다.

여기서, 수평부(121)의 길이는 수직부(122)가 안내구멍(111)의 타측 끝에 접할 때까지 압축기 본체가 진동을 하더라도 상기 안내구멍(111)이 수평부(121)에 의해 차단되도록 도 5에서와 같이 수평부(121)의 끝단에서 수직부(122)의 대향측 외주면까지의 길이(L2)가 안내구멍(111)의 길이(L1)에서 수직부(122)의 직경(D)을 뺀 길이(L1-D) 보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.

또, 수직부(122)와 안내구멍(111) 사이에서 발생하는 충돌소음을 줄이고자 도 8에서와 같이 수직부(122)의 외주면이나 또는 도면으로 제시하지는 않았으나 안내구멍(111)의 내주면에 예컨대 고무나 합성수지와 같은 완충부재(130)를 부가할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 51은 스프링지지대, 52는 제1 공진스프링, 53은 제2 공진스프링, 61은 제1 지지스프링, 62는 제2 지지스프링, P는 압축공간이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 좌우로 움직이면서 스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 왕복동모터(30)와 압축유니트(40)를 지지하는 프레임유니트(20)가 지지스프링(61)(62)에 의해 탄력 지지되어 피스톤(42)의 진동방향을 따라 프레임유니트(20)가 함께 진동을 하고, 이와 함께 프레임유니트(20)에 고정한 토출커버(44A) 역시 상기 피스톤(42)의 진동방향을 따라 좌우로 진동을 하여 이 토출커버(44A)에 루프파이프(RP)를 직접 고정하는 경우에는 루프파이프(RP)가 토출커버(44A)와 함께 진동하면서 압축기 진동을 가진시킬 우려가 있으나, 도 4에서와 같이 루프파이프(RP)를 미끄럼관(120)에 연결하고 이 미끄럼관(120)을 토출커버(44A)에 구비한 미끄럼안내부(112)에 상대운동할 수 있도록 결합함에 따라 상기 압축기 본체가 도면의 좌우 방향으로 진동을 하더라도 루프파이프(RP)를 포함한 미끄럼관(120)은 단지 압축기 본체에 대해 미끄럼운동을 할 뿐 진동은 하지 않아 압축기 본체의 진동에 의한 루프파이프(RP)의 2차 진동을 효과적으로 차단할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 미끄럼안내부를 토출커버의 안쪽에 형성하는 것이었으나, 본 실시예는 상기한 미끄럼안내부(210)를 토출커버(44A)의 바깥쪽에 형성하는 것이다.

이를 위해, 도 9에서와 같이 토출커버(44A)의 상반부 좌우에 각각 토출구멍(44a)(44b)을 형성하고 이 토출구멍(44a)(44b)을 속빈 원통을 엎어진 디귿자 모양으로 절곡하여 미끄럼안내부(210)를 형성하며 이 미끄럼안내부(210)의 양단을 상기한 각 토출구멍(44a)(44b)에 연통 결합한다. 또, 미끄럼안내부(210)의 수평부 중간부위에는 상기 미끄럼관(220)의 수직부(222)가 결합하여 미끄러지도록 안내구멍(211)을 역시 피스톤 방향으로 길게 장공모양으로 형성한다. 또, 미끄럼안내부(210)의 내경은 가스유로(F)를 가지는 미끄럼관(220)의 외경과 거의 동일하게 형성하고 미끄럼관(220)의 길이는 전술한 바와 같이 이동시 안내구멍(211)을 항상 차단할 수 있는 길이로 형성하는 것이 바람직하다. 또, 미끄럼관(220)의 수직부(222)와 이에 대응하는 안내구멍(211) 사이에 완충부재(230)를 덧대는 것도 전술한 일례와 동일하다.

이렇게 하여, 압축기가 구동할 때 가동자와 피스톤에 의해 압축기 본체가 도면의 좌우 방향으로 진동을 하더라도 루프파이프에 연결한 미끄럼관이 토출커버에 고정한 미끄럼안내부의 내부에서 좌우 방향으로 상대운동을 함에 따라 압축기 본체의 진동이 루프파이프로 전달되는 것을 차단할 수 있고 이를 통해 루프파이프의 2차 진동에 의한 압축기 진동을 미연에 방지함에 따라 압축기 진동과 이에 따른 압축기 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치는, 토출커버의 내 외부를 연통하도록 토출유로를 가지고 토출커버에 피스톤의 진동방향으로 미끄러지도록 결합하여 냉매가스의 토출을 안내하는 미끄럼부재를 루프파이프에 연결함으로써, 압축기 본체의 진동이 루프파이프로 전달되는 것을 차단할 수 있고 이를 통해 루프파이프의 2차 진동에 의한 압축기 진동을 미연에 방지함에 따라 압축기 진동과 이에 따른 압축기 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 요부를 보인 단면도,

도 3은 본 발명 왕복동식 압축기를 보인 단면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 요부를 보인 단면도,

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 요부를 보인 평면도,

도 6은 도 4의 "Ⅰ-Ⅰ"선 단면도,

도 7은 본 발명 진동 저감 장치의 변형예를 보인 개략도,

도 8은 본 발명 왕복동식 압축기에서 진동 상태를 보인 개략도,

도 9는 본 발명 진동 저감 장치의 다른 실시예를 보인 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

44A : 토출커버 44a,44b : 토출구멍

100 : 진동저감유니트 111 : 안내구멍

112,210 : 미끄럼안내부 112a : 가스통공

120,220 : 미끄럼관 121,221 : 수평부

122,222 : 수직부 130,230 : 완충부재

F : 가스유로 RP : 루프파이프

Claims

가스흡입관과 가스토출관을 연통 결합하는 케이싱과,

케이싱의 내부에 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와,

이 왕복동모터의 가동자에 결합하여 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하는 피스톤과,

실린더의 흡입측과 토출측에 각각 설치하여 냉매가스의 흡입과 토출을 제한하는 밸브와,

소정의 토출공간을 구비하여 상기 실린더의 토출측을 복개하는 토출커버와,

토출커버의 내 외부를 연통하도록 토출유로를 가지고 토출커버에 피스톤의 진동방향으로 미끄러지도록 결합하여 냉매가스의 토출을 안내하는 미끄럼부재와,

미끄럼부재의 토출측에 일 단이 결합하고 상기한 가스토출관에 타 단이 결합하여 압축가스의 토출을 유도하는 루프파이프를 포함한 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
제1항에 있어서,

토출커버는 그 내측면에 미끄럼부재를 미끄러지게 지지하는 미끄럼안내부를 구비한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
제2항에 있어서,

토출커버는 그 주벽에 상기한 미끄럼부재와 루프파이프의 연결부가 토출커버에 대해 피스톤의 진동방향으로 자유도를 가지도록 장공모양의 미끄럼안내구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

미끄럼안내부는 그 하반부에 미끄러부재의 미끄럼방향에 대체로 수직하도록 적어도 한 개 이상의 가스통공을 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
제1항에 있어서,

토출커버는 그 외측면에 미끄럼부재를 미끄러지게 지지하는 미끄럼안내부를 구비한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
제5항에 있어서,

미끄럼안내부는 관 모양으로 형성하여 그 양단이 상기한 토출커버에 연통하도록 결합하고, 그 중간에 미끄럼부재와 루프파이프의 연결부가 미끄럼안내부에 대해 피스톤의 진동방향으로 자유도를 가지도록 장공모양의 미끄럼안내구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
제3항 또는 제6항에 있어서,

미끄럼안내구멍의 내주면 또는 이에 대향하는 미끄럼부재와 루프파이프의 연결부위 외주면에는 충돌시 충격을 흡수하는 충격완충부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.