KR100563288B1

KR100563288B1 - 밀폐형 전동 압축기 및 냉동 장치

Info

Publication number: KR100563288B1
Application number: KR1020047009290A
Authority: KR
Inventors: 이노우에아키라; 야나세세이고; 우메오카이쿠토모; 나루세아츠시
Original assignee: 마쓰시타 레키 가부시키가이샤
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2006-03-27
Also published as: DE60312387D1; CN100371592C; CN1685153A; EP1580428A1; EP1580428A4; AU2003280623A1; WO2004040136A1; EP1580428B1; US7249937B2; KR20040077675A; US20050053485A1; DE60312387T2

Abstract

본 발명의 밀폐형 전동 압축기는, 밀폐 용기(1)와, 밀폐 용기(1) 내에 수납된 전동 압축 요소(2)를 탄성적으로 지지하는 코일 용수철(101)을 가지고, 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(101)에 가설하였을 때에 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수와, 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동의 공진 주파수 또는 공간(4)의 기주 공명 주파수가 일치하지 않도록 함으로써, 코일 용수철(101)이 공진하는 것을 저감시켜, 밀폐형 전동 압축기의 소음이나 진동을 저감시킬 수 있다.

Description

밀폐형 전동 압축기 및 냉동 장치{SEALED TYPE MOTORIZED COMPRESSOR AND REPRIGERATING DEVICE}

본 발명은 냉장고나 자동 판매기 등의 냉동 장치를 구성하는 밀폐형 전동 압축기에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 밀폐형 전동 압축기는 저 진동, 저 소음화를 도모한 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1인 특허 제2609713호 공보 참조).

이하, 도면을 참조하면서 상기 종래의 밀폐형 전동 압축기를 설명한다.

도 12는 특허 문헌 1에 기재된 종래의 밀폐형 전동 압축기의 종단면도이다. 도 12에서, 밀폐 용기(1)는 전동 압축 요소(2)와 코일 용수철(3)을 수용하는 동시에 공간(4)을 갖고 있다. 코일 용수철(3)의 양 단부는 전동 압축 요소(2)측 및 밀폐 용기(1)측에 각각 돌출 설치된 스너버(snubber)(5)에 삽입되고, 전동 압축 요소(2)는 코일 용수철(3)에 의해서 탄성 지지되어 있다.

또, 이 밀폐형 전동 압축기는 오존 파괴 계수가 제로인 HFC계의 대표적인 냉매인 R134a를 압축하도록 설계되어 있다.

도 13은, 특허 문헌 1에 기재된 종래의 밀폐형 전동 압축기의 소음 특성도로, 가로축에 1/3 옥타브 주파수를 표시하고, 세로축에 소음 레벨을 표시하고 있 다. 도 14는, 도 13에 도시한 소음 특성의 상세도로, 가로축에 주파수를 표시하고, 세로축에 소음 레벨을 표시하고 있다.

도 15는, 상기 종래의 밀폐형 전동 압축기의 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동에 의한 공진 주파수의 특성도로, 가로축에 주파수를 표시하고, 세로축에 가속도 레벨을 표시하고 있다.

또한, 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동에 의한 고유의 공진 주파수의 측정은, 밀폐형 전동 압축기를 무부하로 전원 주파수를 변화시켜 운전하고, 전동 압축 요소(2) 상에서 측정한 가속도 레벨을 주파수축 상에 표시함으로써 행한다. 여기서, 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동에 의한 공진 주파수란, 상기 방법으로 얻어진 측정 결과로부터 가속도 레벨(진동 레벨)이 최대가 되는 피크 주파수를 중심으로 그 상하의 저변을 포함하는 주파수 범위로 정의된다.

도 16은, 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(3)에 가설(架設)하였을 때에, 코일 용수철(3)이 가지는 공진 주파수의 특성도로, 가로축에 주파수를 표시하고, 세로축에 가속도 레벨을 표시하고 있다. 또, 냉매 가스로서 R134a를 사용한 경우의 공간(4)이 가지는 기주(氣柱) 공명 주파수를 포개어 표시하고 있다.

또한, 코일 용수철(3)이 가지는 고유의 공진 주파수의 측정은, 밀폐형 전동 압축기를 무부하로 전원 주파수를 변화시켜 운전하고, 밀폐 용기(1)의 표면에서 측정한 가속도 레벨을 주파수축 상에 표시함으로써 행한다. 여기서, 코일 용수철(3)이 가지는 공진 주파수란, 상기 방법으로 얻어진 측정 결과로부터 가속도 레벨(진동 레벨)이 최대가 되는 피크 주파수를 중심으로 그 상하의 저변을 포함하는 주파 수 범위로 정의된다.

이상과 같이 구성된 밀폐형 전동 압축기에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다.

우선, 전동 압축 요소(2)는 통전되면 운전을 개시하여, 냉매 가스를 압축한다. 이 때, 압축에 따르는 부하 변동 등에 의해서 전동 압축 요소(2)는 다양한 주파수를 포함하는 기계 진동을 발생시킨다. 이 기계 진동은 직접 밀폐 용기(1)에 전해지면 큰 소음이나 진동을 발생시키지만, 코일 용수철(3)의 탄성에 의해 흡수됨으로써 밀폐 용기(1)에 전파되는 진동은 감쇠되어, 밀폐형 전동 압축기의 소음이나 진동은 저감된다.

그러나, 상기 종래의 구성에서는, 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동은 코일 용수철(3)의 탄성에 의해 흡수되지만, 기계 진동의 공진 주파수와 코일 용수철(3)의 공진 주파수가 일치한 경우에는, 코일 용수철(3)은 기계 진동에 의해 진동이 가해져 공진 주파수에서 공진하고, 그 진동이 밀폐 용기(1)로 전파되어 동 주파수의 소음이나 진동이 발생하여, 밀폐형 전동 압축기의 소음이나 진동이 증대하는 과제를 갖고 있었다.

구체적인 일례로 설명하면, 도 15, 도 16에서, 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동의 공진 주파수의 피크는 540Hz 근처이고, 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(3)에 가설하였을 때에 코일 용수철(3)이 가지는 공진 주파수의 피크와 거의 일치하고 있다. 기계 진동의 공진 주파수와 코일 용수철(3)의 공진 주파수가 일치하고 있으므로, 도 14에 도시하는 바와 같이, 실제의 밀폐형 전동 압축기의 소 음 특성으로서, 540Hz의 소음이 높게 되어 있었다.

또, 상기 소음에 더하여, 이하의 동작에 의해서 별도의 소음이 발생한다.

종래의 밀폐형 전동 압축기에서는, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수는 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(3)에 가설하였을 때에 코일 용수철(3)이 가지는 공진 주파수의 파형 피크 및 그 저변에 걸려 있었다.

도 16에서, 전동 압축기 요소(2)를 코일 용수철(3)에 가설하였을 때에 코일 용수철(3)이 가지는 공진 주파수의 피크가 550Hz 근처에 있고, 공간(4)의 기주 공명 주파수가 거의 이것에 일치하고 있다. 또, 도 14에서 밀폐형 전동 압축기의 소음이 550Hz 근처를 피크로 높은 값을 나타내고 있다.

이 원인은, 전동 압축기 요소(2)가 발생시키는 기계 진동에 의해서 코일 용수철(3)이 상부 스너버(5)를 통해 진동하고, 상하의 스너버(5)와의 사이에서 두드림이나 마찰을 발생시키고, 이들 두드림이나 마찰은 진동이 가해지는 에너지로서 코일 용수철(3)에 인가되고, 코일 용수철(3)은 전동 압축 요소(2)를 가설한 상태로 코일 용수철(3)이 가지는 고유의 공진 주파수에서 공진하고, 그 결과, 동 주파수의 소음이 발생하고, 이 소음이 밀폐 용기 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수에 진동을 가하여, 밀폐형 전동 압축기의 소음이 증대한 것이다.

또한, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수가, 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동의 공진 주파수 및 코일 용수철(3)이 가지는 공진 주파수의 피크 및 그 저변과 일치하면, 코일 용수철(3)이 기계 진동에 의해 진동이 가해져 공진된 경우에 그 진동이 공간(4)에 가해져, 밀폐형 전동 압축기의 기주 공명에 의한 소음이 더욱 증대하는 과제를 갖고 있다.

밀폐 용기와, 밀폐 용기 내에 수납된 전동 압축 요소를 탄성적으로 지지하는 코일 용수철을 가지고, 전동 압축 요소를 코일 용수철에 가설하였을 때에 코일 용수철의 공진 주파수와 전동 압축 요소가 발생시키는 기계 진동의 공진 주파수, 또는 밀폐 용기 내의 공간의 기주 공명 주파수가 일치하지 않는 밀폐형 전동 압축기가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에서의 밀폐형 전동 압축기의 종단면도,

도 2는 상기 실시 형태 1의 코일 용수철의 정면도,

도 3은 상기 실시 형태 1의 코일 용수철이 가지는 공진 주파수의 특성도,

도 4는 상기 실시 형태 1의 밀폐형 전동 압축기와 종래의 밀폐형 전동 압축기의 소음 특성도,

도 5는 상기 실시 형태 1의 밀폐형 전동 압축기의 소음 특성 상세도,

도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 의한 밀폐형 전동 압축기의 단면도,

도 7은 상기 실시 형태 2의 밀폐형 전동 압축기의 코일 용수철의 공진 특성도,

도 8은 상기 실시 형태 2의 밀폐형 전동 압축기의 소음 특성도,

도 9는 본 발명의 실시 형태 3에 의한 스너버와 코일 용수철의 확대 단면도,

도 10은 상기 실시 형태 3의 코일 용수철이 가지는 공진 주파수의 변화 특성 도,

도 11은 본 발명의 실시 형태 4의 냉동 장치의 구성도,

도 12는 종래의 밀폐형 전동 압축기의 종단면도,

도 13은 종래의 밀폐형 전동 압축기의 소음 특성도,

도 14는 종래의 밀폐형 전동 압축기의 소음 특성 상세도,

도 15는 종래의 밀폐형 전동 압축기의 전동 압축 요소가 발생시키는 기계 진동에 의한 공진 주파수의 특성도,

도 16은 종래의 코일 용수철이 가지는 공진 주파수의 특성도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다.

(실시 형태 1)

도 1은 실시 형태 1에서의 밀폐형 전동 압축기의 종단면도, 도 2는 실시 형태 1의 코일 용수철의 정면도이다.

도 3은, 실시 형태 1의 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(101)에 가설하였을 때에 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수의 특성도로, 가로축에 주파수를 표시하고, 세로축에 가속도 레벨을 표시하고 있다. 또, 냉매 가스로서 R600a 및 R134a를 사용한 경우의 공간(4)이 가지는 기주 공명 주파수를 포개어 표시하고 있다.

도 4는, 실시 형태 1의 밀폐형 전동 압축기와 종래의 밀폐형 전동 압축기의 소음 특성도로, 가로축은 1/3 옥타브 주파수이고 세로축은 소음 레벨이며, 실시 형태 1에 의한 밀폐형 전동 압축기의 소음을 파선으로, 종래의 밀폐형 전동 압축기의 소음을 실선으로 표시하고 있다. 도 5는, 도 4에 도시한 실시 형태 1의 소음 특성의 상세도로, 가로축에 주파수를 표시하고, 세로축에 소음 레벨을 표시하고 있다.

도 1, 도 2에서, 밀폐 용기(1)는 전동 압축 요소(2)와 코일 용수철(101)을 수용하는 동시에 공간(4)을 갖고 있다. 코일 용수철(101)의 양 단부는, 전동 압축 요소(2)측 및 밀폐 용기(1)측에 각각 돌출 설치한 스너버(5)에 삽입되고, 전동 압축 요소(2)는 코일 용수철(101)로 탄성 지지되어 있다.

실시 형태 1에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이 코일 용수철(101)을 부등(不等) 피치로 하고 있고, 그 피치는 양 단부가 넓은 피치(a)부터 코일 용수철(101) 중심부가 좁은 피치(b)에 걸쳐서 단계적으로 변화시키고, 코일 용수철(101)의 중심에 대해 피치를 상하 대칭이 되도록, 코일 용수철(101)의 양 단부가 성기게 감기고 중심부가 빽빽하게 감겨 있다.

또한, 실시 형태 1의 밀폐형 전동 압축기는 오존 파괴 계수가 제로인 동시에, 지구 온난화 계수도 제로인 염소 및 불소를 포함하지 않는 탄화수소계의 대표적인 냉매인 R600a를 압축하도록, 설계되어 있다.

우선, 전동 압축 요소(2)는 통전되면 운전을 개시하여, 냉매 가스를 압축한다. 이 때, 압축에 따라 전동 압축 요소(2)는 다양한 주파수를 포함하는 기계 진 동을 발생시키고, 특히 기계 진동의 공진 주파수의 피크인 540Hz 근방에서 진동 레벨이 커진다.

그러나, 540Hz 근방에 피크를 가지는 기계 진동에 대해 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(101)에 가설하였을 때의 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수는 상기 기계 진동의 가속도 레벨(진동 레벨)이 작은 470Hz 근방으로 되고 있다. 그 결과, 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동의 공진 주파수와 일치하지 않고, 코일 용수철(101)이 기계 진동에 의해 진동이 가해져 공진 주파수에서 공진하지 않아, 코일 용수철(101)의 공진에 의한 진동이 거의 발생하지 않으므로, 밀폐형 전동 압축기의 소음이나 진동을 저감시킬 수 있다.

또, 실시 형태 1에서는, 냉매 가스로서 R600a를 사용하고 있으므로, R134a와 비교해 냉매 가스의 음속이 증대하고, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수는 540Hz 근방에서 700Hz 근방까지 높아진다. 또, (수식 1)에 나타낸 바와 같이, 냉매 가스의 온도나 압력의 변화에 따라 냉매 가스의 음속이 변하므로, 기주 공명 주파수는 통상 수십 Hz 변동하지만, 이 경우에도, 도 3으로부터 명백한 바와 같이, 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수의 피크에서 저변까지, 기주 공명 주파수로부터 충분히 벗어나 있다.

(수식 1)

따라서, 코일 용수철(101)의 공진에 의한 진동이 거의 발생하지 않으므로, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수는 거의 진동이 가해지지 않아, 기주 공명음을 저감시킬 수 있으므로, 더욱 밀폐형 전동 압축기의 소음을 저감시킬 수 있다.

또, 상기와 같은 부등 피치를 사용하여 실험을 행한 결과, 도 3에 도시하는 바와 같이, 종래의 등(等) 피치의 코일 용수철(3)과 동등의 탄성 계수를 유지하면서, 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(101)에 가설하였을 때에 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수의 피크 레벨이 내려가는 동시에, 공진 주파수가 470Hz 근방까지 저하하는 것을 알았다.

또한, 코일 용수철(101)을 부등 피치로 함으로써, 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수의 피크 레벨이 내려가는 것은 일반적으로 알려져 있는데, 이것에 더하여 부등 피치로 함으로써 코일 용수철(101)의 탄성 계수는 변위량에 대해 불균일하게 되므로, 코일 용수철(101)에서 발생하는 진동의 소밀파가 무너져 공진 주파수가 저하하는 것으로 추측된다.

또, 본 발명에서는, 피치 a : 피치 b = (1.09∼1.60) : 1로 한 결과, 상기와 같이 종래의 등 피치의 코일 용수철(3)과 동등한 탄성 계수를 유지하면서, 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수의 피크 레벨을 낮출 수 있었다. 이 피치(b)에 대한 피치(a)의 값이 1.60보다 커지면, 코일 용수철(101) 내부에서의 용수철 상수의 차이가 크게 다르므로, 용수철 상수가 작은 피치(b) 부근의 변위가 커져, 피치(b) 부근에서 용수철재끼리 상호 접촉하여 압축기의 진동 등에 의해서 코일 용수철(101)이 파손될 가능성이 있다. 또, 이 피치(b)에 대한 피치(a)의 값이 1.09보다 작아지면, 등 피치의 코일 용수철(3)에 대한 부등 피치의 코일 용수철(101)의 소음 저감 효과가 작아진다.

또한, 본 발명에서는, 피치 a : 피치 b = (1.09∼1.60) : 1로 했는데, 보다 바람직하게는, 피치 a : 피치 b = (1.15∼1.40) : 1로 함으로써 제조시에 2∼3% 정도의 치수 편차가 발생했다고 해도, 상술과 같은 코일 용수철의 파손 가능성을 보다 저감시키면서, 더욱 소음 저감 효과가 큰 밀폐형 전동 압축기를 제공할 수 있다.

여기서, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)에서의 기주 공명 주파수(f₁)와 냉매 가스의 음속(V), 공간(4)의 길이(L)와의 관계는 (수식 1)로 나타내고 있다.

또, 코일 용수철(101)의 공진 주파수(f₂)와 코일 용수철(101)의 선 직경(d), 유효 권회수(Na), 내경(D)의 관계는 (수식 2)로 나타내어진다.

(수식 2)

또한, 실시 형태 1에서, 냉매 가스로서 R134a를 사용한 경우라도 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(101)에 가설하였을 때에 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수의 피크 및 저변은, 도 3으로부터 명백한 바와 같이, 밀폐 용기(1)의 공간(4)의 기주 공명 주파수로부터 충분히 벗어나 있으므로, 기주 공명음을 저감시 킬 수 있다.

그런데, (수식 1)에 나타낸 바와 같이, 밀폐 용기(1)의 크기로 정해지는 공간(4)의 기주 공명 주파수를 변경하여, 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(3)에 가설하였을 때에 코일 용수철(3)이 가지는 공진 주파수와 일치하지 않도록 하는 것도 가능하지만, 밀폐 용기(1)의 크기를 변경하면, 밀폐형 전동 압축기의 설계 변경뿐만 아니라 냉장고나 자동 판매기 등의 냉동 장치의 대규모 설계 변경이 따르므로 용이하게 변경할 수 없다.

그러나, 실시 형태 1에서는, 코일 용수철(101)만의 변경으로 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수를 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수와 일치하지 않도록 할 수 있으므로, 용이하게 저 소음화의 설계를 실현할 수 있다.

또, (수식 2)에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수를 낮게 하는데는, 선 직경(d)을 가늘게 하던지, 유효 권회수(Na)를 늘리던지, 내경(D)을 크게 하면 되지만, 탄성 계수가 저하하므로, 코일 용수철(101)이 전동 요소(2)의 중량에 의해 비정상적으로 줄어들고, 전동 압축 요소(2)와 밀폐 용기(1)의 접촉에 의한 이상음이 발생하기 쉬워지는 문제가 일어난다. 또한, 선 직경(d)을 가늘게 하면 응력이 증대하여 신뢰성이 저하하고, 유효 권회수(Na)를 늘리면 코일 용수철(101)의 전체 길이가 길어지므로 밀폐 용기(1)의 전체 높이가 증대하여 밀폐형 전동 압축기가 대형화하는 문제가 발생한다.

또, 코일 용수철(101)이 가지는 공진 주파수를 높게 하기 위해서는, 선 직경(d)을 굵게 하던지, 유효 권회수(Na)를 줄이던지, 내경(D)을 작게 하면 되지만, 탄성 계수가 증대하므로, 전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동을 코일 용수철로 흡수할 수 있는 양이 감소하여 밀폐 용기(1)로 전파되는 진동이 증대하고, 그 결과, 밀폐형 전동 압축기의 소음이나 진동이 증대하는 문제가 발생한다.

그러나, 실시 형태 1에서는 코일 용수철(101)을 부등 피치로 함으로써 탄성 계수 및 신뢰성을 유지하면서, 공진 주파수를 낮게 설정할 수 있으므로, 탄성 계수를 작게 하는데 따르는, 전동 압축 요소(2)와 밀폐 용기(1)의 접촉 및 이에 따르는 이상음의 발생이나 응력 증대에 의한 신뢰성 저하라는 문제를 회피할 수 있다. 또, 코일 용수철(101)의 전체 길이 증대에 의한 밀폐형 전동 압축기의 대형화도 회피할 수 있다. 또한, 코일 용수철(101)의 탄성 계수를 크게 하는데 따르는, 밀폐형 전동 압축기의 소음이나 진동의 증대를 회피할 수 있다.

또, 코일 용수철(101)의 중심에 대해, 피치를 상하 대칭으로 하고 있으므로, 코일 용수철(101)의 상하 방향의 방향과는 무관하게 스너버(5)에 삽입할 수 있으므로, 밀폐형 전동 압축기의 조립성이 용이해지는 효과가 얻어진다.

(실시 형태 2)

도 6은 실시 형태 2에 의한 밀폐형 전동 압축기의 단면도이다. 실시 형태 2의 코일 용수철(24)은 실시 형태 1의 코일 용수철(101)과는 달리, 탄성 계수를 낮춘 것이다.

도 7은, 실시 형태 2의 밀폐형 전동 압축기의 전동 압축기 요소(2)를 코일 용수철(24)에 가설하였을 때에 코일 용수철(24)이 갖는 공진 특성을 나타낸 것으 로, 가로축에 주파수를 세로축에 가속도 레벨을 표시하고 있다. 또, 공간(4)의 기주 공명 주파수를 포개어 표시하고 있다.

도 8은, 실시 형태 2의 밀폐형 전동 압축기의 소음 레벨의 측정 결과로, 가로축에 주파수를 세로축에 소음 레벨을 표시하고 있다.

도 6에서, 밀폐 용기(1)는 전동 압축 요소(2)와 코일 용수철(24)을 수용하고 공간(4)을 갖는다. 코일 용수철(24)의 양 단은, 전동 압축 요소(2)측 및 밀폐 용기(1)측에 각각 돌출 설치한 스너버(5)에 삽입되고 전동 압축 요소(2)는 코일 용수철(24)로 탄성 지지되어 있다.

여기서, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)에서의 음속을 V로 하면 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수(f)는, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 길이(L)와 반비례하고, (수식 1)로 정의된다.

(수식 1)

도 7에서, 전동 압축기 요소(2)를 코일 용수철(24)에 가설하였을 때에 코일 용수철(24)이 가지는 고유의 공진 주파수를 나타내고 있는데, 이 측정 방법은, 밀폐형 전동 압축기를 무부하로 운전 주파수를 바꿔 운전하고, 밀폐 용기(1)의 표면에서 측정한 진동 레벨을 주파수축 상에 나타낸 것이다.

여기서, 전동 압축기 요소(2)를 코일 용수철(24)에 가설하였을 때에 코일 용 수철(24)이 가지는 공진 주파수란, 상기 방법으로 얻어진 측정 결과로부터, 진동 레벨이 최대가 되는 피크 주파수를 중심으로 그 상하의 저변을 포함하는 주파수 범위로 정의된다. 여기서 공진 주파수는 피크로부터 상하로 각각 50Hz 정도의 저변을 가지고 있다.

또, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수는 온도나 압력에 의해 냉매의 음속이 변하고, 그 결과, 수십 Hz의 변동이 있다.

실시 형태 2에서는, 탄성 계수를 낮춘 코일 용수철(24)을 사용함으로써 코일 용수철(24)이 가지는 공진 주파수의 피크를 기주 공명 주파수보다 약 200Hz 높게 하여, 기주 공명 주파수와 일치하지 않도록 하고 있다.

이상과 같이 구성된 밀폐형 전동 압축기에 대해, 이하, 그 동작을 설명한다.

전동 압축 요소(2)가 발생시키는 기계 진동에 의해서 코일 용수철(24)이 상부 스너버(5)를 통해 진동하여, 상하의 스너버(5)와의 사이에서 두드림이나 마찰이 발생한다. 이들 두드림이나 마찰은 진동이 가해지는 에너지로서 코일 용수철(24)에 인가되고, 그 결과, 코일 용수철(24)은 전동 압축 요소(2)를 가설한 상태로 코일 용수철(24)이 가지는 고유의 공진 주파수에서 공진하여, 동 주파수의 소음이 발생한다.

이 소음은 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)에 전해지지만, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수보다 피크를 200Hz 높게 하고 있으므로, 기주 공명 주파수의 수십 Hz의 변동이 있더라도, 피크로부터 상하로 50Hz 정도의 저변을 포함하는 공진 주파수로부터는 완전히 벗어나 있고, 따라서 기주 공명에 진동이 가해지지 않 고, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)을 감쇠시키면서 전파되어 밀폐 용기(1)로 전해진다.

따라서, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명은 진동이 가해지는 근원을 가지지 않고, 기주 공명음이 낮은 밀폐형 전동 압축기를 실현할 수 있다.

또한, 실시 형태 2에서는, 전동 압축 요소(2)를 가설한 상태에서 코일 용수철(24)이 가지는 고유의 공진 주파수를 코일 용수철(4)의 탄성 계수를 낮추어 기주 공명 주파수와 다르도록 하고 있다. 그 결과, 코일 용수철(24)의 탄성 계수를 올린 경우에 비해, 전동 압축 요소(2)에서 발생한 기계 진동의 흡수량이 많아, 밀폐 용기(1)에 전해지는 진동은 크게 감쇠되고, 밀폐형 전동 압축기의 진동이나 소음은 보다 저감되어, 진동이나 소음이 낮은 밀폐형 전동 압축기가 실현되었다.

또, 냉매 가스의 종류나 밀폐 용기(1)의 크기로 정해지는 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수를 변경하여 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(24)에 가설하였을 때에 코일 용수철(24)이 가지는 고유의 공진 주파수와 일치하지 않도록 하는 것도 가능하지만, 냉매 가스나 밀폐 용기(1)의 크기 변경은 밀폐형 전동 압축기의 설계 변경뿐만 아니라 냉장고나 자동 판매기 등의 냉동 장치의 큰 설계 변경이 동반되므로 용이하게 바꿀 수 없다.

그러나, 실시 형태 2에서는, 코일 용수철(24)만의 변경으로 코일 용수철(24)이 공진 주파수를 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수에 일치하지 않도록 할 수 있으므로, 용이하게 저 소음화 설계가 가능하다.

또, 밀폐형 전동 압축기에는 밀폐 용기(1)의 크기나 냉매 가스의 종류, 전동 압축 요소의 중량 등이 다른 다수의 모델이 존재하는데, 이것들에 대해서도, 코일 용수철(24)만의 변경으로 코일 용수철(24)이 공진 주파수를 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수에 일치하지 않도록 할 수 있으므로, 용이하게 저 소음화 설계가 가능하다.

(실시 형태 3)

도 9는 실시 형태 3에 의한 스너버(25)와 코일 용수철(124)의 확대 단면도이다.

도 10은, 실시 형태 3의 밀폐형 전동 압축기의 스너버(25)가 코일 용수철(124)의 내경에 접하는 길이와 공진 주파수와의 측정 결과와 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수의 특성도로, 가로축에 스너버(25)가 코일 용수철(124)의 내경에 접하는 길이를, 세로축에 공진 주파수를 표시하고 있다.

도 9에서, 실시 형태 3은, 실시 형태 1에 의한 밀폐형 전동 압축기에, 또한 스너버(25)의 외형 스트레이트부 길이(25a)를 짧게 하여 스너버(25)가 코일 용수철(124)의 내경에 접하는 길이를 짧게 하고 있다.

도 10에서, 스너버(25)가 코일 용수철(124) 내경에 접하는 길이는 스너버(25)의 외형 스트레이트부 길이(25a)를 바꿔 공진 주파수와의 관계를 측정에 의해 구하고 있다. 스트레이트부 길이(25a)는 짧게 함으로써 코일 용수철(124)의 공진 주파수는 높아지고, 실시 형태 3은, 코일 용수철(124)의 공진 주파수를 기주 공명 주파수보다 100Hz 높게 하고 있다.

이상의 구성으로 구성된 밀폐형 전동 압축기에 대해, 이하 그 동작을 설명한 다.

스너버(25)의 외형 스트레이트 길이(25a)가 코일 용수철(124) 내경에 접하는 길이를 짧게 함으로써 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(124)에 가설하였을 때에 코일 용수철(124)이 가지는 고유의 공진 주파수는 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수보다 100Hz 높게 되어 있다.

따라서, 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(124)에 가설하였을 때에 코일 용수철(124)이 가지는 고유의 공진 주파수에 의해 발생하는 음은 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수에 진동이 가해지지 않고 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)을 감쇠시키면서 전파하여 밀폐 용기(1)에 전해지게 되어 밀폐형 전동 압축기의 소음 저감이 실현되었다.

또, 냉매 가스의 종류나 밀폐 용기(1)의 크기로 정해지는 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수를 변경하여 전동 압축 요소(2)를 코일 용수철(124)에 가설하였을 때에 코일 용수철(124)이 가지는 고유의 공진 주파수와 일치하지 않도록 하는 것도 가능하지만, 냉매 가스나 밀폐 용기(1)의 크기 변경은, 밀폐형 전동 압축기의 설계 변경뿐만 아니라 냉장고나 자동 판매기 등의 냉동 장치의 큰 설계 변경이 동반되므로 용이하게 바꿀 수 없다.

그러나, 실시 형태 3에서는, 하부 스너버(25)의 외형 스트레이트부 길이(25a)만의 용이한 설계 변경으로 코일 용수철(124)의 공진 주파수를 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수에 일치하지 않도록 할 수 있으므로, 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명은 진동이 가해지는 근원을 가지지 않아, 기 주 공명음이 낮은 밀폐형 전동 압축기를 실현할 수 있는 효과가 얻어진다.

또, 밀폐형 전동 압축기에는 밀폐 용기(1)의 크기나 냉매 가스의 종류, 전동 압축 요소의 중량 등의 다른 다수의 모델이 존재하는데, 이것들에 대해서도, 코일 용수철(124)만의 변경으로 코일 용수철(124)이 공진 주파수를 밀폐 용기(1) 내의 공간(4)의 기주 공명 주파수에 일치하지 않도록 할 수 있으므로, 용이하게 저 소음화 설계가 가능하다.

(실시 형태 4)

도 11은 실시 형태 4에 의한 냉동 장치의 구성도이다.

도 11에서, 압축기(11)와 응축기(12)와 팽창기(13)와 건조기(14)와 증발기(15)는, 각각이 배관에 의해서 유체적으로 결합되어 있다.

이상과 같이 구성된 냉동 장치에 대해, 이하 그 동작을 설명한다.

압축기(11)의 소음은, 압축기(11)로부터 직접 외부로 방사되는 소음 이외에 냉동 장치의 구성 요소가 배관으로 결합되어 있으므로 배관 내를 전파하여 냉매 가스의 압력 맥동이 작은 증발기(15)측으로 전해지고 체적이 큰 증발기(15)의 내부에서 반향하여 증발기(15)로부터 직접 소음이 방사된다. 그러나, 압축기(11)는, 기주 공명음이 낮으므로 압축기(11)로부터 배관 내를 전파하여 증발기(15)에 전해지는 소음을 저감시킬 수 있어 냉동 장치의 저 소음이 실현되었다.

본 발명의 밀폐형 전동 압축기는, 코일 용수철이 가지는 공진 주파수와 기계 진동의 공진 주파수가 공진하는 것을 저감하여, 밀폐형 전동 압축기의 저 소음, 저 진동을 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 밀폐형 전동 압축기는, 코일 용수철이 가지는 공진 주파수가 공간의 기주 공명 주파수와 공진하는 것을 저감하여, 밀폐형 전동 압축기의 저 소음, 저 진동을 실현할 수 있다.

본 발명의 밀폐형 전동 압축기는, 전동 압축 요소가 발생시키는 기계 진동에 의해 진동이 가해지는 코일 용수철의 공진을 방지할 수 있어, 저 소음화, 저 진동화가 가능해지므로, 냉동 쇼케이스나 제습기 등의 용도에도 적용할 수 있다.

Claims

삭제
밀폐 용기와,

상기 밀폐 용기 내에 수납된 전동 압축 요소를 탄성적으로 지지하는 코일 용수철을 갖고,

상기 전동 압축 요소를 상기 코일 용수철에 가설하였을 때에 상기 코일 용수철의 공진 주파수와 상기 전동 압축 요소가 발생시키는 기계 진동의 공진 주파수가 일치하지 않고,

상기 코일 용수철의 공진 주파수와 상기 밀폐 용기 내의 공간의 기주 공명 주파수가 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
밀폐 용기와,

상기 밀폐 용기 내에 수납된 전동 압축 요소를 탄성적으로 지지하는 코일 용수철을 갖고,

상기 전동 압축 요소를 상기 코일 용수철에 가설하였을 때에 상기 코일 용수철의 공진 주파수와 상기 밀폐 용기 내의 공간의 기주 공명 주파수가 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 코일 용수철의 공진 주파수의 피크와 상기 기주 공명 주파수가 적어도 100Hz 이상 다른 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 코일 용수철의 공진 주파수를 상기 기주 공명 주파수보다 높게 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 코일 용수철을 부등 피치로 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
제6항에 있어서, 상기 코일 용수철의 중심에 대해 피치를 상하 대칭으로 한 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 염소 및 불소를 포함하지 않는 탄화수소 냉매를 더 갖는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 기주 공명 주파수가 다르거나, 전동 압축 요소의 중량이 다른 모델에 대해 상기 코일 용수철을 바꿈으로써 상기 코일 용수철 공진 주파수와 기주 공명 주파수 또는 기계 진동의 공진 주파수가 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 코일 용수철의 양 단부가 삽입되는 스너버를 상기 전동 압축 요소측 및 상기 밀폐 용기측에 각각 돌출 설치하고,

기주 공명 주파수가 다르거나, 상기 전동 압축 요소의 중량이 다른 모델에 대해 상기 스너버가 상기 코일 용수철의 내경에 접하는 길이를 바꿈으로써 상기 코일 용수철 공진 주파수와 상기 기주 공명 주파수가 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전동 압축기.
압축기와, 응축기와, 건조기와, 팽창기와, 증발기를 갖고,

상기 압축기에 제2항 또는 제3항 기재의 밀폐형 전동 압축기를 사용한 것을 특징으로 하는 냉동 장치.