KR100643195B1

KR100643195B1 - 압축기

Info

Publication number: KR100643195B1
Application number: KR1020050053333A
Authority: KR
Inventors: 김병현
Original assignee: 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2006-11-10
Also published as: CN1884829A; US20060292023A1; JP2007002847A; ITTO20060456A1; BRPI0602343A

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기의 내부구조물 등으로부터의 진동 및 소음을 저감할 수 있는 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 압축기는, 밀폐케이스와, 상기 밀폐케이스의 내부에 마련되어 유체를 압축하는 구동력을 발생시키는 구동부와 유체의 압축이 이루어지는 압축부를 포함하는 내부구조물을 구비하는 압축기에 있어서, 상기 밀폐케이스에는 상기 내부구조물에 의해 발생하는 진동 및 소음을 저감하도록 소정의 질량을 갖는 웨이트가 마련된 것을 특징으로 하며, 비교적 간단한 구성요소인 웨이트를 추가함으로써 진동 및 소음을 저감할 수 있고, 기존에 만들어진 압축기의 진동 및 소음을 줄이는 경우에도 밀폐케이스를 다시 제작해야 하거나 흡진기 등을 별도로 추가할 필요가 없기 때문에 시간이나 비용의 면에서도 우수한 효과가 있다.

Description

압축기 {COMPRESSOR}

도 1은 종래의 압축기를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 압축기에서 웨이트가 부착된 하부케이스의 단면을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 압축기의 웨이트를 나타낸 단면도로서 (a), (b), (c), (d)는 각각 제1, 제2, 제3, 제4 실시예를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 압축기의 웨이트가 부착된 하부케이스의 내부를 나타낸 것으로서 (a)는 도 3의 (a)에 도시된 웨이트를, (b)는 도 3의 (d)에 도시된 웨이트를 각각 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 압축기에 대한 소음도의 주파수 응답 곡선을 나타낸 그래프로서 (a)는 2880 rpm 시의 주파수 응답을, (b)는 3480 rpm 시의 주파수 응답을 나타낸 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 밀폐케이스 10b: 하부케이스

50 : 웨이트 51 : 접합부

52 : 밀착부 53 : 네크부

54 : 자유단부 55 : 스프링

일반적으로 압축기는 고정자와 회전자 간의 전기적 영향에 의해 회전자에 고정된 회전축을 회전시켜 구동력을 발생시키는 전동부와 그 구동력으로 유체를 압축하는 압축부 및 이러한 내부구조물들을 보호하고 그 외장을 형성하는 밀폐케이스 등으로 구성된다. 이러한 압축기에는 왕복동식 압축기, 회전식 압축기, 스크롤 압축기 등이 있다.

도 1은 이러한 압축기들 가운데 왕복동식 압축기를 한 예로서 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 압축기는 소정의 내부 공간을 갖는 밀폐케이스(1)와 그 밀폐케이스(1)의 내부에 구동력을 발생시키는 전동부(2)와 유체의 압축이 이루어지는 압축부(3)로 이루어지고, 상기 밀폐케이스(1)는 상부케이스(1a)와 하부케이스(1b)가 결합하여 형성된다.

이러한 압축기는 상기 전동부(2)에서 구동력을 얻는 과정이나 그 구동력이 압축부(3)에 의해 압축작용에 쓰이는 과정, 그리고 유체의 압축과 압축된 유체의 토출 과정 등에서 엄청난 진동과 소음이 발생하는데, 이러한 진동 및 소음은 별도로 장착된 흡진장치나 차음장치 등을 통해 어느 정도 제거될 수 있다.

그러나, 압축기 내의 회전축의 회전 속도가 점차 증가하게 되면 압축기의 내 부구조물로부터 발생하는 진동의 주파수가 밀폐케이스의 고유진동수와 일치하게 되는 경우가 생기게 되고 결국 공진현상이 발생하여 진동 및 그로 인한 소음은 극대화 되는 문제점이 있다.

이러한 진동 및 소음이 외부로 전달되면 사용자의 사용 환경의 질을 저하시키고 압축기의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

또한, 이미 만들어진 압축기에서 이러한 진동 및 소음을 저감하기 위해서는 밀폐케이스의 재질과 형상을 달리하여 새로운 밀폐케이스를 만들거나 별도의 흡진기 등을 추가하는 방법이 있는데, 두 가지 방법 모두 작업이 번거롭고 작업 시간이 많이 소요되며 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 밀폐케이스의 고유진동수를 변경시켜 압축기의 공진현상을 방지하고 고속회전 시에도 진동 및 소음이 극대화 되는 것을 방지하며, 기존에 만들어진 압축기에 있어서 간단한 방법에 의해 진동 및 소음을 저감할 수 있는 압축기를 제공하고자 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 압축기는, 밀폐케이스와, 상기 밀폐케이스의 내부에 마련되어 유체를 압축하는 구동력을 발생시키는 구동부와 유체의 압축이 이루어지는 압축부를 포함하는 내부구조물을 구비하는 압축기에 있어서, 상기 밀폐케이스에는 상기 내부구조물에 의해 발생하는 진동 및 소음 을 저감하도록 소정의 질량을 갖는 웨이트가 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨이트는 상기 웨이트가 상기 밀폐케이스에 밀착되는 부분인 밀착부로부터 연장되어 절곡ㆍ형성된 네크부와, 상기 네크부로부터 다시 절곡되어 상기 밀폐케이스와 소정 간격 이격되어 형성된 자유단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자유단부는 절곡되어 그 일부분이 상기 밀폐케이스에 접합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨이트는 소정의 면적을 가지고 상기 밀폐케이스 하단부의 내면에 고정된 것을 특징으로 하고, 상기 웨이트는 소정의 면적을 가지고 상기 밀폐케이스 하단부의 외면에 고정된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 네크부에는 스프링이 구비되는 것을 특징으로 하고, 상기 웨이트는 상기 밀폐케이스와 스폿용접에 의해 접합되는 접합부를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 네크부의 두께는 상기 자유단부의 두께 보다 더 얇은 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 압축기의 바람직한 실시예에 관하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 압축기의 진동 및 소음을 저감하기 위한 웨이트가 장착된 하부케이스의 단면을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 압축기의 하부케이스의 내면에 진동 및 소음을 저감하기 위한 웨이트를 장착한 구조를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명에 따른 압축기의 진동 및 소음을 저감하기 위한 웨이트 장착구조에 관한 각 실시예를 나타낸 것으로서 도 3의 (a), (b), (c), (d)는 각각 제1, 제2, 제3, 제4 실시예를 나타낸 것이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기는 일정한 내부 공간을 갖는 밀폐케이스(10)를 포함하는데, 상기 밀폐케이스(10)는 다시 상부케이스(미도시)와 하부케이스(10b)로 이루어져 있다. 그리고 상기 밀폐케이스(10)의 내부에 장착된 전동부(미도시)나 압축부(미도시)와 같은 내부 구조물은 종래의 기술 부분에 나타낸 바와 동일하므로 생략하였다.

여기서의 압축기는 왕복동식 압축기와 회전식 압축기, 스크롤 압축기 등을 모두 포함하고, 상기 압축기에서 특히 유체의 압축이 이루어지는 압축부가 하부케이스(10b) 쪽 내부 공간에 위치할 경우 진동 및 소음은 하부케이스(10b)의 하단부 쪽에서 두드러지게 나타나게 된다. 왜냐하면 압축부에서는 편심회전과 유체의 압축과정에서 발생한 높은 압력변화 때문에 진동과 소음이 집중되기 때문이다.

도 3의 (a)는 본 발명에 따른 압축기의 제1실시예를 나타낸 것으로서, 소정의 질량을 갖는 웨이트(50)가 상기 하부케이스(10b)의 하단부의 내면에 스폿 용접에 의해 접합되어 고정된 것을 나타내고 있다. 이 때 스폿 용접에 의해 접합되는 부분을 접합부(51)라고 한다.

도 3의 (b)는 본 발명에 따른 압축기의 제2실시예를 나타낸 것으로서, 웨이트(50)를 압축기의 하부케이스(10b)의 하단부의 외면에 스폿 용접에 의해 접합부(51)가 접합됨으로써 고정된 것을 나타내고 있다.

한편, 상기 제1실시예 및 제2실시예의 경우를 동시에 구현하여 웨이트(50)를 상기 하부케이스(10b)의 하단부의 내면과 외면에 동시에 장착하는 것도 가능하 다.

도 3의 (c)는 본 발명에 따른 압축기의 제3실시예를 나타낸 것으로서, 웨이트(50)가 하부케이스(10b)의 하단부에 스폿 용접에 의해 접합되어 고정되는데, 상기 웨이트(50)가 하부케이스(10b)에 밀착된 부분인 밀착부(52)로부터 연장되어 절곡ㆍ형성된 네크부(53)와 다시 상기 네크부(53)가 절곡되어 자유단부(54)를 형성하게 된다. 이 때 자유단부(54)의 일부분이 절곡되어 상기 하부케이스(10b)에 다시 접합된다. 이 경우의 접합은 반드시 스폿 용접에 의할 필요는 없다. 상기 네크부(53)에는 그 외면에 진동의 감쇠 효율을 더욱 높이기 위하여 스프링(55)이 설치된다. 이 때 상기 네크부(53)는 그 두께를 충분히 얇게 하여 상기 스프링(55)과 함께 탄성체로서 작용하도록 할 수 있다.

도 3의 (d)는 본 발명에 따른 압축기의 제4실시예를 나타낸 것으로서, 웨이트(50)가 하부케이스(10b)의 하단부에 스폿 용접에 의해 접합되어 고정되는데, 밀착부(52)로부터 연장되어 절곡ㆍ형성된 네크부(53)와 다시 상기 네크부(53)가 절곡되어 자유단부(54)를 형성하게 된다. 상기 자유단부(54)는 상기 하부케이스(10b)와 소정의 간격 만큼 이격되는데, 상기 도 3의 (c)에서와 마찬가지로 상기 네크부(53)에는 스프링(55)이 설치된다.

이하에서는 본 발명에 따른 압축기에서 진동 및 소음을 저감하는 작용에 관하여 설명한다.

압축기의 내부 구조물에 의한 진동이 밀폐케이스에 전달될 때, 밀폐케이스에서의 고유 진동수를 f라고 하면, 고유진동수 f는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 k는 밀폐케이스의 강성을 나타내고 m은 밀폐케이스의 질량을 나타낸다. 즉 밀폐케이스의 질량을 증가시킴으로써 고유진동수를 줄일 수 있다. 이렇게 고유진동수(f)가 줄어들게 되면 압축기의 내부구조물로부터 발생하는 진동의 주파수가 증가함에 따른 공진현상을 피할 수 있다. 즉 밀폐케이스에 웨이트가 추가됨으로써 밀폐케이스의 고유진동수는 낮아지고, 압축기가 저속회전 할 때 압축기 내부에서 발생하는 진동의 주파수가 밀폐케이스의 고유진동수와 일치할 수 있으나 이 경우에는 진동 및 소음이 그다지 크지 않으므로 크게 문제되지 않으며, 압축기가 고속회전을 할 경우에는 그 내부에서 발생하는 진동의 주파수는 높은데 밀폐케이스의 고유진동수는 낮으므로 공진현상을 피할 수 있어, 결국 압축기가 높은 RPM을 나타낼 경우에 진동의 저감 효과를 얻을 수 있다.

특히, 기존에 만들어진 압축기에 있어서 간단히 웨이트를 장착함으로써 밀폐케이스를 새롭게 제작하거나 흡진기를 별도로 추가하지 않고도 압축기의 고속회전 시의 진동을 줄일 수 있는 효과가 있다.

한편, 진동이 발생하면 매질인 주변 공기를 가진하게 되므로 음파가 발생하게 되고 이것이 정도가 심해지면 소음으로 나타나게 되는데, 진동에 의한 에너지는 음의 세기(I : Intensity)에 비례하고 음의 세기 I는 소음의 크기에 비례하므로, 본 발명에 따른 압축기는 고속회전 시에 공진현상이 방지되어 진동이 저감되므로 동시에 소음도 저감되는 효과를 갖게 된다.

도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 압축기의 제1실시예에 해당하는 웨이트를 장착하고 압축기를 각각 2880 rpm과 3480 rpm의 고속회전시에 10KHz의 주파수 대역에서의 소음도에 관한 주파수 응답를 측정한 것으로 자주색 실선은 종래의 압축기의 주파수 응답을, 검은색 실선은 본 발명에 따른 압축기의 주파수 응답을 나타낸 것이다. 도 5에 나타낸 실험예에서 알 수 있듯이 2800 rpm이상의 고속회전 시에 본 발명에 따른 압축기의 소음 저감 효과가 현저하게 우수하다는 것을 알 수 있다.

한편, 도 3의 (d)에서 나타낸 웨이트(50)는 압축기의 내부구조물로부터 발생하여 밀폐케이스로 전달된 진동을 좀 더 효과적으로 흡수하는 구조로서 일종의 동흡진기와 유사한 기능을 수행하는 것이다. 즉 밀폐케이스가 제1질량체가 되고 네크부(53)와 스프링(55)이 탄성력을 부여하는 수단으로 작용하며, 자유단부(54)가 제2질량체로 작용하게 되어 밀폐케이스를 통해 전달된 진동은 네크부(53)와 스프링(55)을 통해 자유단부(54)만을 진동시키고 소멸하게 된다. 따라서 압축기의 내부구조물로부터 밀폐케이스로 가진력이 가해지고 그 가진력이 웨이트로 전해지는데 자유단부만을 진동시키고 운동에너지나 열에너지로 전환되어 소멸하게 되므로 밀폐케이스는 진동을 하지 않게 됨으로써 진동을 흡수하게 되는 것이다.

결과적으로 본 발명에 따른 압축기는 도 3에 도시된 바와 같은 다양한 웨이트에 의해 진동 및 소음을 효과적으로 줄이는 작용을 할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기는 비교적 간단한 구성요소인 웨이트를 추가함으로써 압축기의 내부에서 밖으로 전달되는 진동 및 소음을 저감할 수 있고, 기존에 만들어진 압축기의 진동 및 소음을 줄이는 경우에도 밀폐케이스를 다시 제작해야 하거나 흡진기 등을 별도로 추가할 필요가 없기 때문에 시간이나 비용의 면에서도 유리한 효과가 있다.

Claims

밀폐케이스와, 상기 밀폐케이스의 내부에 마련되어 유체를 압축하는 구동력을 발생시키는 구동부와 유체의 압축이 이루어지는 압축부를 포함하는 내부구조물을 구비하는 압축기에 있어서,

상기 밀폐케이스에는 상기 내부구조물에 의해 발생하는 진동 및 소음을 저감하도록 소정의 질량을 갖는 웨이트가 마련되되,

상기 웨이트는 상기 웨이트가 상기 밀폐케이스에 밀착되는 부분인 밀착부로부터 연장되어 절곡ㆍ형성된 네크부와, 상기 네크부로부터 다시 절곡되어 상기 밀폐케이스와 소정 간격 이격되어 형성된 자유단부를 포함하고,

상기 자유단부는 절곡되어 그 일부분이 상기 밀폐케이스에 접합되는 것을 특징으로 하는 압축기.
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제1항에 있어서,

상기 웨이트는 소정의 면적을 가지고 상기 밀폐케이스 하단부의 내면에 고정된 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,

상기 웨이트는 소정의 면적을 가지고 상기 밀폐케이스 하단부의 외면에 고정된 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,

상기 네크부에는 스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,

상기 웨이트는 상기 밀폐케이스와 스폿용접에 의해 접합되는 접합부를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,

상기 웨이트는 상기 압축기가 2800 rpm 이상의 고속회전 시에 사용되어 진동 및 소음 저감 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 압축기.
제1항에 있어서,

상기 네크부의 두께는 상기 자유단부의 두께 보다 더 얇은 것을 특징으로 하는 압축기.