KR100608699B1 - 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치에 관한 것으로, 흡입관과 토출관이 관통 설치된 케이싱과, 상기 케이싱 내부에 구동력을 발생하는 모터와, 상기 왕복동식 모터의 하부에 위치하여 유체를 압축하는 압축 유니트로 구성된 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 압축 유니트의 토출측과 상기 토출관을 서로 연결하여 압축가스를 토출관으로 유도하는 루프 파이프가 복수개가 되도록 구성하여, 루프 파이프의 강성을 크게하지 않으면서도 냉매의 유동 면적을 넓히고 압축 유니트에서 발생한 진동이 케이싱으로 전달되는 것을 저감시킬 수 있는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 제공한다.

왕복동식 압축기, 루프 파이프, 토출관, 진동 완화구조

Description

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

도 1은 종래의 왕복동식 압축기의 종단면도,

도 2은 본 발명의 제 1실시예의 종단면도,

도 3는 본 발명의 제 2실시예의 종단면도

도 4는 본 발명의 제 3실시예의 배면도.

*도면의 주요부분에 대한 설명*

DP: 토출관 SP: 흡입관

100: 케이스 20: 프레임 유니트

170: 토출공간 200: 토출구

300, 310, 320: 루프파이프 301, 311, 321: 제1 루프파이프

302, 312, 322: 제2 루프파이프 400: 공진스프링 유니트

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이싱 내부의 압축 유니트의 토출공간과 케이싱의 토출관을 연결하는 루프 파이프에 관한 것 이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출시키는 것으로, 도 1은 종래 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 일정량의 윤활유를 채운 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, 케이싱(10)의 저면과 상면에 고정하여 프레임유니트(20)를 포함한 진동체의 상하 양측을 탄력 지지하는 지지스프링유니트들(61, 62)로 구성하고 있다.

프레임유니트(20)는 압축유니트(40)를 지지하는 제1 프레임(21)과, 제1 프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 일측을 지지하는 제2 프레임(22)과, 제2 프레임(22)에 결합하여 왕복동모터(30)의 타측을 지지하는 제3 프레임(23)으로 이루어져 있다.

제3 프레임(23)은 그 중앙에 관통구멍(23a)을 형성하고, 그 관통구멍(23a)의 주변에는 내측고정자(32)의 하단에 밀착하여 지지하도록 고정자홀더(24)를 삽입하여 고정 결합하고 있다.

왕복동모터(30)는 제2 프레임(22)과 제3 프레임(23) 사이에 고정 설치하고 전원을 인가받도록 권선코일(C)을 고정하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 제3 프레임(23)에 고정하는 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.

가동자(33)는 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 왕복 가능하게 삽입하도록 원통 모양으로 형성하여 피스톤(42)의 플랜지부(42a)에 고정 결합하는 마그네트프레임(33a)과, 마그네트프레임(33a)의 외주면에 일정하게 고정하여 권선코일(C)에 인가되는 전원의 극성에 따라 직선 왕복운동을 하는 수 개의 마그네트(33b)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 기구적으로 결합하여 상하로 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(44)와, 토출밸브(44)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(45)과, 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 함께 수용하여 실린더(41)의 토출 공간(70)을 복개하는 토출커버(46)로 이루어져 있다.

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

지지스프링유니트들(61, 62)은 케이싱(10)의 바닥면과 이에 대응하는 토출커버(46)의 저면 사이에 고정하는 제1 지지스프링(61)과, 케이싱(10)의 상측 저면과 이에 대응하는 제3 프레임(23)의 상면 사이에 고정하는 제2 지지스프링(62)으로 이루어져 있다.

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 상하로 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복하는 것이었다. 토출되는 냉매는 토출 공간(70)에 토출되었다가 토출 파이프(75)를 통하여 토출관(DP)으로 토출된다.

이러한, 왕복동식 압축기의 진동을 줄이고 소음 발생을 줄이기 위해서는 상기 압축 유니트(40)의 진동이 케이싱(10)으로 전달되는 것을 차단 내지는 감쇠 시키기 위하여 루프 파이프의 길이 또는 루프 파이프의 굽힘(Bending) 형상을 변형시켜 강성을 조절함으로서 압축 유니트의 진동을 흡수하도록 한다.

이때, 왕복동식 모터와 압축유니트에서 발생하는 진동은 루프 파이프(75)를 통해 토출관(DP)로 전달되고, 이 진동은 다시 케이싱(10)으로 전달되어 압축기를 진동시켜 소음을 발생시킬 우려가 있다.

이러한, 루프 파이프(75)를 통하여 대용량의 냉동 시스템을 사용하기 위해 냉매의 유동 면적을 넓히려 해도 상기 루프 파이프(75)의 직경을 넓히면 강성이 커서 부러지거나 케이싱의 진동 전달이 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 왕복동식 압축기의 루프 파이프의 강성을 크게하지 않으면서도 냉매의 유동 면적을 넓히며 압축 유니트에서 발생한 진동이 케이싱으로 전달되는 것을 저감하는 왕복동식 압축기의 루프 파이프 구조를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 흡입관과 토출관이 관통 설치된 케이싱과, 상기 케이싱 내부에 구동력을 발생하는 모터와, 상기 왕복동식 모터의 하부에 위치하여 유체를 압축하는 압축 유니트로 구성된 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 압축 유니트의 토출측과 상기 토출관을 서로 연결하여 압축가스를 토출관으로 유도하는 루프 파이프가 복수개인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 제공한다.
이로 인해, 루프 파이프의 강성을 크게 하지 않으면서도 냉매의 유동 면적을 넓히며 압축 유니트에서 발생한 진동이 케이싱으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 루프 파이프 자체의 탄성력에 의해서 압축유니트의 작동시 발생하는 진동이 케이싱으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 루프파이프는 상기 압축유니트의 토출측에서 제1 루프파이프 및 제2 루프파이프로 분기하였다가 다시 토출관에 연결되기 전에 하나의 파이프로 합쳐지도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 루프 파이프가 토출측에서 제1 루프파이프 및 제2 루프파이프로 각각 분기하여 나란히 압축 유니트의 둘레를 감싸돌다가 다시 합쳐져서 압축 유니트의 측면에 위치한 토출관과 연결되도록 구성할 수도 있다.
한편, 상기 루프 파이프의 제1 루프파이프는 압축 유니트의 둘레를 감싸돌고, 제2 루프파이프는 상기 압축 유니트의 하부를 거쳐서 토출관과 연결되게 구성하여도 무방하다.
또한, 상기 루프 파이프는 두 개의 파이프가 서로 반대 방향으로 분기하여 압축 유니트의 둘레를 회전하였다가 토출관에서 다시 합쳐져서 연결시킬 수도 있다.
이러한 발명의 목적과 특징은 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 구성 및 작용에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2은 본 발명의 제 1실시예의 종단면도, 도 3는 본 발명의 제 2실시예의 종단면도, 도 4는 본 발명의 제 3실시예의 배면도이다.

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이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 왕복동식 압축기는 흡입관과 토출관(DP)이 관통 설치된 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100) 내부에 구동력을 발생하는 왕복동식 모터와, 상기 왕복동식 모터의 하부에 위치하여 유체를 압축하는 압축 유니트(150)로 구성된 왕복동식 압축기에 있어서, 상기 압축 유닛트의 토출측과 상기 토출관(DP)을 서로 연결하여 압축가스를 토출관(DP)으로 유도하는 루프 파이프(300)가 복수개인 것을 특징으로 한다.

상기 케이싱(100) 내부로 냉매가스를 흡입하는 가스 흡입관(미도시)과 압축한 냉매가스를 상기 케이싱 외부로 토출하는 가스 토출관(DP)을 설치된다. 그 중 가스 토출관(DP)의 일측은 전술한 바와 같이 압축 유니트(150)의 토출공간(170)에 루프 파이프(Loop Pipe)(300)로 연결되고 있으며, 그 타측은 케이스(100)의 외부로 연결되어 냉동 시스템(미도시)과 연결되어 있다.

본 발명의 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치는 케이싱(100)의 내부에 설치하여 유체를 흡입 압축하여 토출하는 압축 유니트(150)의 토출측과 상기 케이싱(100)에 연통 설치하는 토출관(DP)을 서로 연결하여 압축가스를 토출관(DP)으로 유도함과 아울러 압축 유니트에서 발생하는 진동을 흡수하여 진동이 케이싱(100)에 전달되는 것을 차단하는 루프 파이프(300)가 복수개 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 루프 파이프(300)는 제1 루프파이프(301) 및 제2 루프파이프(302)로 구 성되며 평행하게 나란히 배치되어 있다.

상기 루프 파이프(300)는 압축 유니트의 토출측과 연결되는 지점은 하나의 파이프였다가 그 후 분기하여 두개의 파이프(301, 302)로 형성되나, 압축 유니트에 2개의 토출구를 형성하여 각각의 토출구에 루프 파이프가 각각 연결될 수도 있다.

또한, 상기 루프 파이프(300)는 토출관(DP)과 연결되는 지점에서 분기된 두개의 파이프가 다시 하나의 파이프로 합쳐져서 토출관과 연결되나, 두개의 파이프가 합쳐지지 않고 각각이 토출관과 연결될 수도 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 왕복동식 압축기는 왕복동식 모터에 전원을 인가하면, 피스톤이 왕복동식 모터의 가동자와 함께 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 실린더의 압축공간으로 흡입하여 압축 후, 토출하는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 왕복동식 모터와 압축유니트에서 발생하는 진동은 프레임 유니트(200)를 통해 루프 파이프(300)로 전달되고, 이 진동은 다시 루프 파이프(300)를 통해 케이싱(100)으로 전달되어 압축기 케이스를 진동시켜 소음을 발생시킬 우려가 있다.

이 때, 대용량 냉동 시스템을 운전하기 위하여 루프 파이프(300)은 냉매의 유동 면적을 증가시키며 케이스로의 진동 전달을 최소화하고, 또한 파손되지 않는 신뢰성을 가져야 한다. 이러한 점을 고려하여 두개의 루프 파이프를 병렬로 연결하여 냉매의 유동 면적을 늘리는 것이 루프 파이프의 직경을 넓히는 것보다 더 바람직하다.

즉, 루프 파이프 2개를 병렬로 설치함으로써, 냉매의 유량은 2배로 늘어나면서도 전체 루프 파이프의 강성은 커지지 않고 진동 및 소음 특성은 우수해 진다는 것을 실험적으로 알 수 있다.

도 3는 본 발명의 제 2실시예에 따른 왕복동식 압축기의 종단면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 상기 루프 파이프(310)는 제1 루프파이프(311) 및 제2 루프파이프(312)로 구성되며 서로 수직을 이루도록 배치되어 있다. 즉, 제1 루프파이프(311)는 압축유니트(150)의 외주를 감싸면서 토출관(DP)과 연결되는데 반하여 제2 루프파이프(312)는 압축유니트(150)의 하부를 지나 토출관과 연결된다.

이는 전체 압축기의 진동 중심을 고려하여 두개의 루프 파이프(311, 312)가 직각이 되게 배열하는 것이 진동 및 소음 특성상 우수하기 때문이다. 물론, 압축기의 구성 요소의 배열이나 구성 부품의 무게에 따라 전체 압축기의 진동 중심이 변할 것이므로 두개의 루프 파이프 사이의 각도는 이에 따라 변할 수 있음은 자명하다.

또한, 본 발명의 루프 파이프는 2개 뿐만이 아니라 3개 이상인 경우에도 적용할 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 보인 배면도이다. 이에 도시된 바와 같이 상기 루프 파이프(320)는 제1 루프파이프(321) 및 제2 루프파이프(322)가 각각 분기하여 서로 반대 방향으로 돌아서 배치되어 있다. 즉, 제1 루프파이프(321)는 시계 방향으로 압축유니트(150)를 감싸고 도는 반면에 제2 루프파이프(322)는 반시계 방향으로 압축유니트(150)를 감싸고 돈다. 제1 루프파이프(321)와 제2 루프파이프(322)는 서로 대칭되게 형성되므로 진동 을 분산시키거나 서로 감쇠되는 효과가 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 왕복동식 압축기의 압축 유니트의 토출측과 토출관을 연결시키는 루프 파이프를 복수개로 형성하여, 루프 파이프를 통과하는 냉매의 유량은 증가하면서도 루프 파이프의 강성은 커지지 않게 되고, 이로 인해 압축 유니트에서 발생한 진동 및 소음이 케이싱으로 전달되는 것을 방지하여 진동 및 소음이 저감되는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 제공한다.

Claims (5)

1. 흡입관과 토출관이 관통 설치된 케이싱과,

   상기 케이싱 내부에 구동력을 발생하는 모터와,

   상기 왕복동식 모터의 하부에 위치하여 유체를 압축하는 압축 유니트로 구성된 왕복동식 압축기에 있어서,

   상기 압축 유니트의 토출측과 상기 토출관을 서로 연결하여 압축가스를 토출관으로 유도하는 루프 파이프가 복수개인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 루프파이프는 상기 압축유니트의 토출측에서 제1 루프파이프 및 제2 루프파이프로 분기하였다가 다시 토출관에 연결되기 전에 하나의 파이프로 합쳐져서 결합되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 루프 파이프가 토출측에서 제1 루프파이프 및 제2 루프파이프로 각각 분기하여 나란히 압축 유니트의 둘레를 감싸돌다가 다시 합쳐져서 압축 유니트의 측면에 위치한 토출관과 연결된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 루프 파이프의 제1 루프파이프는 압축 유니트의 둘레를 감싸돌고, 제2 루프파이프는 상기 압축 유니트의 하부를 거쳐서 토출관과 연결되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 루프 파이프는 두 개의 파이프가 서로 반대 방향으로 분기하여 압축 유니트의 둘레를 회전하였다가 토출관에서 다시 합쳐져서 연결되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.

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