KR100597291B1 - 리니어 압축기의 소음저감구조 - Google Patents

리니어 압축기의 소음저감구조 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조는 밀폐공간이 내부에 형성됨과 아울러 냉매가 유/출입되는 흡입관 및 유출관이 연결된 쉘과, 상기 쉘의 밀폐공간에 설치된 실린더, 피스톤 및 리니어 모터로 이루어지고, 상기 피스톤이 상기 리니어 모터에 의해 구동되어 상기 실린더 내측에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 구조체와, 상기 쉘 외관에 일체로 장착된 케이스 내측에 상기 리니어 모터와 연결되어 각종 신호를 전달하여 상기 리니어 모터의 작동을 제어하는 제어기판이 장착되는 제어박스와, 상기 케이스 일측에 적어도 하나 이상이 형성되어 상기 피스톤이 왕복 직선 운동함에 따라 상기 쉘 내부에서 발생되는 소음을 발산시키는 공명방지용 홀을 포함하여 구성되기 때문에 쉘 내부에 소음이 발생되더라도 제어박스를 통과하면서 공명현상이 발생되지 않아 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
리니어 압축기, 리니어 모터, 제어박스, 케이스, 공명방지용 홀

Description

리니어 압축기의 소음저감구조 {NOISE REDUCTION STRUCTURE FOR LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 일반적인 냉장고에 적용된 리니어 압축기의 설치위치가 개략적으로 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조가 도시된 사시도,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조의 제1,2,3실시예가 도시된 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 쉘 60 : 제어박스
60H : 연통홀 60h : 공명방지용 홀
62 : 케이스 64 : 보호부재
본 발명은 밀계공간인 쉘 내측에 설치된 실린더 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 구동되어 왕복 직선 운동하면서 냉매를 압축시키는 리니어 압축기에 관한 것으로서, 특히 쉘 일측에 장착된 제어박스를 이용하여 리니어 모터의 작동을 제어하는 동시에 소음을 저감시키는 리니어 압축기의 소음저감구조에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.
최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
보통, 리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실 린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성되되, 상기 리니어 모터는 이너스테이터 및 아우터스테이터 사이에 영구자석이 위치되도록 하여 상호 전자기력에 의해 영구자석이 직선 왕복 운동하도록 구동되고, 이러한 영구자석이 피스톤과 연결된 상태에서 구동됨에 따라 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 한다.
이때, 리니어 압축기는 다른 왕복동식 압축기와 달리 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어하여 그 작동을 제어할 수 있으므로 별도로 제어박스가 구비된다.
물론, 상기와 같은 리니어 압축기는 다른 왕복동식, 회전식, 스크롤 압축기와 달리 소음이 작아 실내에서 사용되는 냉장고 등과 같은 가전기기에 많이 적용된다.
도 1은 일반적인 냉장고에 적용된 리니어 압축기의 설치위치가 개략적으로 도시된 구성도이다.
일반적으로 냉장고는 도 1에 도시된 바와 같이 냉장고 본체(2a) 내부에 냉동실(F) 및 냉장실(R)이 격벽(3)에 의해 구획되고, 상기 냉장고 본체(2a) 전면에 냉동실 도어(4a) 및 냉장실 도어(4b)가 개폐 가능하게 설치되며, 상기 냉장고 본체(2a)에 냉기가 생성되어 순환될 수 있도록 냉기순환유로를 형성하기 위하여 내벽(2b)이 설치되는 동시에 상기 내벽(2b)에는 냉기공급홀(2h)이 형성된다.
아울러, 상기 냉동실(F) 측 냉기순환유로 상에는 냉기를 생성하여 송풍시킬 수 있도록 증발기(10) 및 냉기순환용 팬(12) 및 모터(14)가 설치되고, 상기 증발기 (10) 및 이와 연결되는 압축기(6), 응축기(8), 모세관(미도시)이 상기 냉장고 본체(2a) 하측에 형성된 별도의 기계실(C)에 설치되며, 상기 압축기(6)는 상기 냉동실(F)의 온도 및 냉장실(R)의 온도에 따라 그 작동이 제어될 수 있도록 리니어 압축기가 많이 적용된다.
여기서, 상기 리니어 압축기(6)는 압축 용량이 가변될 수 있도록 입력 전원을 제어해야 되는데, 이와 같이 상기 리니어 압축기(6)로 입력되는 전원을 제어하기 위하여 상기 리니어 압축기(6)는 각종 구성부품의 작동을 조절하는 제어박스(20)와 연결되도록 설치되고, 상기 제어박스(20)는 상기 냉장고 본체(2a) 상면에 위치되어 상기 리니어 압축기(6)와 전선(미도시)으로 연결되도록 설치된다.
구체적으로, 상기 리니어 압축기(6)를 살펴보면, 냉매가 유/출입되는 흡입관 및 유출관이 설치된 쉘 내부에 실린더, 피스톤, 리니어 모터가 설치되고, 상기 제어박스(10)는 상기 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어함으로 상기 리니어 압축기(6)의 압축 용량을 가변시킬 수 있다.
따라서, 상기 리니어 압축기(6)가 작동됨에 따라 냉매가 상기 리니어 압축기(6), 응축기(8), 모세관, 증발기(10)를 통과하면서 압축, 응축, 팽창, 증발되는 동시에 상기 증발기(10) 주변의 공기가 상기 증발기(10)와 열교환 작용을 하여 냉각되고, 이와 동시에 상기 냉기순환용 팬(12)이 작동됨에 따라 상기 증발기(10) 주변의 냉기가 상기 냉동실(F) 및 냉장실(R)을 순환하면서 저온상태를 유지하도록 한다.
그러나, 종래 기술에 따라 냉장고에 적용되는 리니어 압축기(6)는 압축용량을 가변시킬 수 있도록 입력전원을 제어하도록 제어박스(20)와 연결 설치되되, 상기 리니어 압축기(6)와 제어박스(20)가 냉장고의 서로 다른 부분에 위치되어 전선으로 연결 설치되기 때문에 리니어 압축기(6)와 제어박스(20)를 단품으로 취급하기 어려워 작업성 및 생산성이 저하되고, 상기 리니어 압축기(6)와 제어박스(20)가 냉장고의 기계실(C)에 위치되더라도 서로 분리되어 있기 때문에 그 설치공간이 비교적 많이 요구되는 문제점이 있다.
따라서, 최근에는 리니어 압축기의 쉘 일측에 입력전원을 제어하는 제어박스가 부착된 리니어 압축기의 개발이 요구되고 있다.
하지만, 이와 같은 리니어 압축기가 개발되더라도 상기 쉘 내부에서 발생되는 소음 및 진동이 상기 제어박스로 전달되고, 이러한 소음 및 진동이 상기 제어박스 내부의 밀폐공간에 존재하는 공기를 통하여 증폭되는 공명현상이 발생되어 더 큰 소음과 진동이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실린더, 피스톤, 리니어 모터가 수용된 쉘 일측에 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어하는 제어박스가 연통되도록 부착된 리니어 압축기를 제공하고, 이러한 리니어 압축기가 작동됨에 따라 쉘 내부에서 발생되는 소음 및 진동이 제어박스로 전달되더라도 공명현상을 방지하여 더 큰 소음 및 진동이 발생되는 것을 방지할 수 있는 리니어 압축기의 소음저감구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조는 밀폐공간이 내부에 형성됨과 아울러 냉매가 유/출입되는 흡입관 및 유출관이 연결된 쉘과, 상기 쉘의 밀폐공간에 설치된 실린더, 피스톤 및 리니어 모터로 이루어지고, 상기 피스톤이 상기 리니어 모터에 의해 구동되어 상기 실린더 내측에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 구조체와, 상기 쉘 외관에 일체로 장착된 케이스 내측에 상기 리니어 모터와 연결되어 각종 신호를 전달하여 상기 리니어 모터의 작동을 제어하는 제어기판이 장착되는 제어박스와, 상기 케이스 일측에 적어도 하나 이상이 형성되어 상기 피스톤이 왕복 직선 운동함에 따라 상기 쉘 내부에서 발생되는 소음을 발산시키는 공명방지용 홀을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조가 도시된 사시도이다.
본 발명에 따른 리니어 압축기는 도 2에 도시된 바와 같이 냉매가 유출입되는 흡입관(52in) 및 유출관(52out)이 각각 연결되도록 설치된 쉘(52) 내부에 실린더, 피스톤, 리니어 모터로 이루어진 구조체(미도시)가 설치되고, 상기 쉘(52) 일측에 상기 리니어 모터로 입력되는 전원을 조절하도록 제어박스(60)가 연결 설치되되, 상기 쉘(52)과 제어박스(60)가 서로 구조적으로 연통되도록 설치되는 동시에 전기적으로도 연통되도록 설치되고, 상기 제어박스(60)의 외관을 구성하는 케이스(62) 일측에는 상기 쉘(52) 내부에서 발생되는 소음 및 진동이 전달되더라도 내부에서 공명되는 것을 방지하기 위하여 외부로 발산시키는 공명방지용 홀(60h)이 형성된다.
여기서, 상기 쉘(52)은, 내부에 밀폐공간이 형성되고, 일측에 상기 흡입관(52in) 및 유출관(52out)이 각각 연결되도록 설치되며, 상기 흡입관(52in) 및 유출관(52out)은 상기 실린더와 피스톤 사이에 형성된 압축공간과 서로 연통되도록 위치된다.
특히, 상기 쉘(52) 일측에는 상기 리니어 모터와 연결되는 밀봉단자(54)가 노출되도록 설치되고, 상기 제어박스(60)가 상기 밀봉단자(54)를 구조적으로 덮어주는 동시에 상기 밀봉단자(54)와 서로 전기적으로 연결되도록 상기 쉘(52) 외관에 장착된다.
다음, 상기 구조체는, 상기 실린더 내부에 상기 피스톤의 일단이 삽입된 상태에서 그 사이에 냉매가 압축되는 압축공간이 형성되고, 상기 피스톤의 타단이 상기 리니어 모터와 연결되어 왕복 직선 운동하도록 구동되도록 구성되되, 이러한 구조체는 완충 스프링에 의해 상기 쉘(52) 내부의 바닥면에 탄성 지지되도록 설치된다.
이때, 상기 리니어 모터는 상기 제어박스(60)와 전기적으로 연통되어 상기 제어박스(60)에서 입력되는 전원에 따라 상기 피스톤의 구동 속도를 제어하도록 한다.
다음, 상기 제어박스(60)는, 외관을 형성하는 케이스(62) 내측에 다양한 입력전원을 구현하는 제어회로 및 외부 전장부품과 전기적 제어신호를 입/출력하는 통신단자가 형성된 제어기판(미도시)이 내장되도록 설치되고, 상기 제어기판에서 변환된 입력전원을 상기 리니어 모터로 공급하도록 하기 위하여 상기 제어기판과 연결된 전원선(미도시)이 상기 밀봉단자(54)에 탈착 가능하게 설치된다.
물론, 상기 제어기판은 각종 케이블에 의해 상기 외부 전장부품과 연결되도록 설치되어 외부전원이 입력되도록 하거나, 전기적 제어신호 등이 입/출력되도록 한다.
이때, 상기 케이스(62)는 상기 제어기판이 내장될 수 있도록 수용공간이 내부에 형성된 직육면체 형상으로 후면에 상기 쉘(52) 측의 밀봉단자(54)와 연통될 수 있도록 연통홀(60H)이 형성되고, 별도로 상기 쉘(52) 측의 밀봉단자(54) 주변에 용접 등의 형태로 부착된 보호부재(64)가 더 포함되도록 구성되되, 상기 케이스의 연통홀(60H)이 상기 보호부재(64)를 감싸도록 각종 조립용 홀 및 조립용 돌기 또는 후크 등에 의해 구조적으로 조립된다.
특히, 상기 케이스(62)가 상기 쉘(52)과 연통되기 때문에 상기 쉘(52) 내부에서 상기 피스톤이 상기 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하면서 소음 및 진동이 발생되어 상기 케이스(62)로 전달되더라도 그 내부의 공기 등과 같은 매질을 통하 여 공명현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여 적어도 하나 이상의 공명방지용 홀(60h)이 형성된다.
물론, 상기 공명방지용 홀(60h)은 다양한 크기 및 형상을 가지도록 구성될 수 있으나, 사용자가 상기 케이스(62)를 만지더라도 손가락이 상기 공명방지용 홀(60h) 내부로 들어가 상기 제어회로 등과 같은 전기적 부품으로 인하여 감전을 일으키지 않도록 하기 위하여 보통 사람 손가락 지름보다 더 작게 형성되는 것이 바람직하되, 대개 10mm 이하가 되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.
이때, 상기 공명방지용 홀(60h) 주변에 누수가 발생되더라도 상기 공명방지용 홀(60h)을 통하여 흘러 들어가 상기 제어기판의 제어회로가 쇼트되는 것을 방지하기 위하여 상기 공명방지용 홀(60h)은 상기 케이스(62)의 바닥면에 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 공명방지용 홀(60h)은 상기 케이스(62) 내부에 밀폐공간을 형성하지 않도록 하여 상기 쉘(52) 내부에서 발생된 소음 및 진동이 상기 케이스(62) 내부로 전달되더라도 상기 케이스(62)가 공명기 역할을 하지 못하도록 하되, 상기 공명방지용 홀(60h)이 형성된 케이스(62)의 일면의 면적에 대한 상기 공명방지용 홀(60h)의 면적 비율을 가변시키면서 실험하여 최저 소음 및 진동이 전달되는 영역을 고려하여 상기 공명방지용 홀(60h)의 크기 및 형상을 설계하는 것이 바람직하다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조의 각각 다른 실시예가 도시된 사시도이다.
한편, 상기 리니어 압축기의 소음저감구조에 적용되는 다른 실시예들을 살펴보면, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 쉘(52)과 연통될 수 있도록 연통홀(70H,80H,90H)이 일면에 형성된 직육면체 형상의 케이스(72,82,92)에서 그 바닥면에 복수개의 공명방지용 홀(70h,80h,90h)이 슬릿 형상으로 형성되되, 상기 케이스(72,82,92)의 바닥면에서 수평방향 또는 수직방향 또는 비스듬한 방향으로 일정 간격을 두고 나란하게 형성된다.
물론, 상기 공명방지용 홀들(70h,80h,90h)은 각각 그 크기가 사용자의 손가락보다 더 크게 형성되지 못하며, 전체 크기가 상기 케이스(72,82,92)의 바닥면의 면적에 대한 설정 비율을 넘지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기와 같은 리니어 압축기의 소음저감구조는 상기 쉘(52) 내부에서 소음 및 진동이 발생되어 상기 케이스(62,72,82,92)로 전달되더라도 소음 및 진동이 상기 케이스의 공명방지용 홀(60h,70h,80h,90h)을 통하여 발산되는 동시에 상기 케이스(62,72,82,92) 내부가 밀폐공간을 유지하지 못하도록 하여 공명현상을 방지함으로 더 큰 소음 발생을 사전에 방지할 수 있다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 소음저감구조는 실린더, 피스톤, 리니어 모터가 수용된 쉘 일측에 리니어 모터로 입력되는 전원을 제어하는 제어박스가 연통되도록 부착되기 때문에 제어박스가 포함된 리니어 압축기를 단품으로 취급할 수 있어 작업성 및 생산성을 높일 수 있을 뿐 아니라 설치공간을 줄일 수 있으며, 제어박스의 외관을 형성하는 케이스 일측에 공명방지용 홀이 형성되기 때문에 쉘 내부에서 발생된 소음 및 진동이 제어박스로 전달되더라도 공명방지용 홀을 통하여 발산되어 공명현상을 방지하여 더 큰 소음 및 진동이 발생되는 것을 사전에 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 밀폐공간이 내부에 형성됨과 아울러 냉매가 유/출입되는 흡입관 및 유출관이 연결된 쉘과,
    상기 쉘의 밀폐공간에 설치된 실린더, 피스톤 및 리니어 모터로 이루어지고, 상기 피스톤이 상기 리니어 모터에 의해 구동되어 상기 실린더 내측에서 왕복 직선 운동하면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 구조체와,
    상기 쉘 외관에 일체로 장착된 케이스 내측에 상기 리니어 모터와 연결되어 각종 신호를 전달하여 상기 리니어 모터의 작동을 제어하는 제어기판이 장착되는 제어박스와,
    상기 케이스 일측에 적어도 하나 이상이 형성되어 상기 피스톤이 왕복 직선 운동함에 따라 상기 쉘 내부에서 발생되는 소음을 발산시키는 공명방지용 홀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 소음저감구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스는 직육면체 형상으로 상기 쉘 외관과 접촉되는 일면에 각종 전선이 서로 연결될 수 있도록 상기 쉘과 연통되는 연통홀이 형성되고, 상기 공명방지용 홀은 주수 절연을 방지하기 위하여 상기 케이스의 바닥면에 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 소음저감구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공명방지용 홀은 일방향으로 일정간격을 두고 복수개가 나열되도록 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 소음저감구조.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공명방지용 홀은 다양한 크기로 형성된 것을 특징으로 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 소음저감구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공명방지용 홀은 감전을 방지하기 위하여 10mm 이하가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 소음저감구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023214663A1 (ko) * 2022-05-02 2023-11-09 삼성전자주식회사 압축기

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