KR100662570B1 - 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복운동하여 냉매를 압축하는 피스톤과, 피스톤을 수용하는 케이싱을 갖는 압축기에 관한 것으로서, 케이싱에 결합되는 지지축과; 일측이 서로 접촉하여 마찰 가능하게 지지축에 이격 결합되며, 탄성재질로 형성되는 복수의 흡진부재를 포함한다. 이에 의하여 압축기에 발생하는 진동의 흡진성을 개선할 수 있다.

압축기, 진동 흡수, 진동에너지, 마찰, 열에너지, 동흡진

Description

압축기{COMPRESSOR}

도 1은 종래 압축기를 나타내는 개략도,

도 2는 도 1의 압축기에 따른 흡진 특성을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압축기를 나타내는 종단면도,

도 4는 도 3의 주요 부분을 나타내는 주요도,

도 5는 도 3의 압축기에 따른 흡진 특성을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 10 : 케이싱

20 : 압축부 21 : 압축실

22 : 실린더블록 23 : 피스톤

24 : 실린더헤드 30 : 구동부

48 : 공진스프링 50 : 밸브조립체

60 : 흡진장치 62 : 지지축

64 : 흡진부재 68 : 무게추

본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동 흡수성을 개선한 압축기에 관한 것이다.

압축기는 냉매를 압축하는 장치로서, 에어컨이나 냉장고 등의 냉각장치에 사용된다. 일반적으로 압축기는 밀폐된 소정의 공간을 형성하는 케이싱과, 케이싱에 수용되어 냉매를 흡입하여 압축 및 토출하는 압축부와, 외부전원에 의해 압축부를 구동시키는 구동부를 갖는다.

압축부는 압축실을 형성하는 실린더와, 압축실 내에 왕복운동 가능하게 설치되는 피스톤과, 압축실로 냉매가스를 흡입 및 토출하는 냉매밸브를 갖는 밸브조립체를 갖는다. 구동부는 전원공급원과 모터를 갖는다. 리니어 압축기에는 리니어 모터가 마련되며, 왕복동식 압축기에는 회전식 모터가 마련된다. 구동부의 모터는 자력과 전자기력을 이용하여 압축실 내에 피스톤을 왕복운동하도록 한다.

압축기가 가동되면 냉매를 압축하는 과정에서 다양한 방향과 주파수를 가지는 진동이 발생한다. 특히 피스톤이 왕복운동하는 방향으로 강한 진동이 발생한다. 리니어 압축기는 왕복동 압축기와는 달리 피스톤의 운동을 구속하는 커넥팅로드가 없는 프리 피스톤(Free-Piston) 구조이므로 이러한 피스톤의 운동방향 진동은 더욱 심하게 발생한다.

압축기의 진동은 압축기의 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 압축기가 결합된 에어컨이나 냉장고의 하우징에 전달되어 실내에 진동 또는 소음을 발생시킴으로써 생활 환경을 악화시킨다.

도 1은 압축기의 진동 문제를 해결하기 위한 종래 압축기를 나타낸다. 도시 된 바와 같이, 압축기의 케이싱(110)에 흡진장치(160)가 마련되어 있다. 흡진장치(160)는 케이싱(110)에 고정되는 지지축(162)과, 소정의 질량을 가지는 무게추(168)와, 무게추(168)를 지지축(162)에 결합시키며 탄성 변형하는 판스프링(164)을 구비한다. 흡진장치(160)의 진동주파수가 압축기의 운전주파수(fd)와 합치하도록 흡진장치(160)는 소정 질량과 소정 탄성계수를 가지도록 형성된다. 이러한 종래 압축기는 한국 특허공개 제2003-6674호에 자세히 개시되어 있다.

도 2는 도 1의 압축기에 따른 흡진 특성을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 그래프의 가로축은 주파수를 나타내며, 세로축은 흡진능력을 나타내며, 그래프 A는 주파수에 따른 흡진장치의 흡진능력을 나타낸다. 종래의 압축기의 흡진장치는 압축기의 운전주파수(fd) 영역을 벗어나면 흡진능력이 떨어진다. 압축기의 운전주파수(fd)에 대응하는 진동주파수를 가지도록 무게추(168)와 판스프링(164)이 적절히 조정되어 형성되기 때문이다.

따라서 종래의 압축기는 특정의 진동 특성을 가진 진동만을 흡진할 수 밖에 없는 한계를 가진다. 압축기의 운전 시 압축기에는 다양한 특성을 가지는 진동이 발생하게 되는데, 종래의 압축기는 한정된 주파수 영역의 진동만이 흡진될 뿐, 이 외의 주파수를 가지는 진동은 거의 흡진되지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 압축기의 운전 시 발생하는 진동의 흡진성을 개선한 압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 왕복운동하여 냉매를 압축하는 피스톤과, 상기 피스톤을 수용하는 케이싱을 갖는 압축기에 있어서, 상기 케이싱에 결합되는 지지축과; 일측이 서로 접촉하여 마찰 가능하게 상기 지지축에 이격 결합되며, 탄성재질로 형성되는 복수의 흡진부재를 포함하는 압축기에 의해 달성된다.

여기서 상기 복수의 흡진부재는, 중심부는 상기 지지축에 의해 이격되고 테두리부는 접촉하여 마찰되도록 상이한 곡률을 가지는 면체를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 지지축은 상기 피스톤의 왕복운동 방향으로 연장되며, 상기 복수의 흡진부재는 상기 지지축의 반경 방향으로 결합되는 것이 바람직하다.

또한 상기 복수의 흡진부재 중 적어도 하나의 흡진부재는, 가장자리부에 구비되며, 소정의 질량을 갖는 무게추를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하되, 리니어 모터가 구비된 리니어 압축기를 일실시예로 하여 설명한다.

도 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압축기(1)는 밀폐된 케이싱(10)과, 냉매를 흡입하여 압축 및 토출하는 압축부(20)와, 압축부(20)를 구동하는 구동부(30)를 갖는다.

압축부(20)는 압축실(21)을 형성하는 실린더블록(22)과, 압축실(21) 내에 실린더블록(22)의 길이방향으로 왕복운동 가능하게 설치되는 피스톤(23)과, 실린더블록(22)의 단부에 마련된 밸브조립체(50)와, 밸브조립체(50)에 대응하여 흡입실 (24a) 및 토출실(24b)이 형성된 실린더헤드(24)를 포함한다.

실린더헤드(24)에는 냉매가스를 압축실(21)로 흡입하도록 흡입실(24a)과 연통된 흡입관(25)과, 압축실(21)에서 압축된 냉매가스를 외부로 배출하도록 토출실(24b)과 연통된 토출관(26)이 연결된다.

구동부(30)는 실린더블록(22)에 결합된 내측코어(31)와, 실린더블록(22)에 결합되며 내측코어(31)의 외주면과 소정간격을 두고 둘러싸며 내부에 환상형으로 코일(32)이 권선되어 있는 외측코어(33)와, 내측코어(31) 및 외측코어(33)의 사이에 개재되어 내측코어(31) 및 외측코어(33)의 자장과 전자기적으로 상호 작용하여 상하방향을 따라 왕복운동하는 마그네트(34)를 갖는다.

구동부(30)의 상부영역에는 구동부(30)의 마그네트(34) 및 피스톤(23)과 일체로 결합된 가동자(44)가 마련된다. 가동자(44)는 마그네트(34)의 왕복운동에 의해 피스톤(23)을 압축실(21) 내에서 왕복운동하게 한다. 그리고 가동자(44)의 상부영역에는 피스톤(23)의 왕복운동을 증폭하는 공진스프링(48)이 설치된다.

흡진장치(60)는 케이싱(10)에 부착되어 압축기(1)가 가동됨에 따라 압축기(1)의 각 부분에서 발생하여 케이싱(10)으로 전달되는 진동을 감쇠, 흡수한다. 흡진장치(60)는 케이싱(10)에 결합되는 지지축(62)과, 탄성재질로 형성되는 복수의 흡진부재(64)를 구비한다.

지지축(62)은 케이싱 내측면에 피스톤(23)이 왕복운동하는 방향으로 연장 형성된다. 지지축(62)은 복수의 흡진부재(64)의 중심부(65)를 지지하며, 흡진부재(64) 각각이 서로 이격되도록 지지한다. 지지축(62)은 압축기(1)에 발생한 진동을 케이싱(10)으로부터 수령하여 흡진부재(64)로 전달한다.

흡진부재(64)는 일측이 서로 접촉하여 마찰 가능하게 지지축(62)에 의해 지지되며, 탄성재질의 복수의 부재로 형성된다. 흡진부재(64)는 지지축(62)의 반경 방향으로 지지축(62)에 결합된다. 흡진부재(64)는 제1흡진부재(64a)와 제2흡진부재(64b)를 구비한다. 제1흡진부재(64a)는 중심부(65)가 지지축(62)에 지지되며, 평판 형상을 가진다. 제2흡진부재(64b)는 제1흡진부재(64a)와 이격된 채 중심부(65)가 지지축(62)에 지지되며, 테두리부(66)가 서로 접촉하도록 소정의 곡률을 가지도록 형성된다.

제1흡진부재(64a)와 제2흡진부재(64b) 각각은 다양한 형상이 가능하다. 제1흡진부재(64a)는 직사각형의 판상으로 형성되고, 제2흡진부재(64b)는 직사각형의 판상이되, 판면 방향으로 소정 곡률의 원호 상으로 형성될 수 있다. 또는 제1흡진부재(64a)와 제2흡진부재(64b) 각각은 상술한 직사각형의 판상이 지지축(62)의 복수의 반경 방향으로 형성될 수도 있다. 제1흡진부재(64a)는 원판 형상으로 형성되고 중심부(65)가 지지축(62)의 하측에 지지되고, 제2흡진부재(64b)는 소정 곡률을 가진 구면의 일부 절취면 형상으로 형성되고 중심부(65)가 지지축(62)의 상측에 지지되고, 테두리부(66)가 서로 접촉하여 마찰 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예와 달리, 제1흡진부재(64a)가 평판이 아닌 소정의 곡률을 가지도록 형성되어도 된다. 제1흡진부재(64a)와 제2흡진부재(64b)가 서로 다른 곡률을 가지며, 일측에서 서로 접촉하여 마찰될 수 있도록 형성되면 된다. 또한 도시 된 흡진부재(64)는 두 개의 흡진부재(64)로 구성되어 있으나, 흡진부재(64)는 세 개 이상의 흡진부재(64)로 형성될 수 있다.

또한 도시된 흡진부재(64)는 중심부(65)는 서로 이격되고, 테두리부(66)는 서로 접촉하여 마찰되도록 지지축(62)에 결합되어 있으나, 흡진부재(64)는 중심이 아닌 일단이 서로 이격되게 지지되고, 타단이 서로 접촉하여 마찰되도록 지지축(62)에 결합되어도 된다.

따라서 본 발명에 따른 흡진부재(64)는 일측이 서로 접촉하여 마찰되도록 지지축(62)에 이격되게 결합되는 복수의 탄성부재로 이루어지는 것이면 어떠한 형태라도 가능하다.

제1흡진부재(64a)는 가장자리부에 소정의 질량을 갖는 무게추(68)를 구비한다. 제1흡진부재(64a)가 원판 상으로 형성되는 경우 무게추(68)는 제1흡진부재(64a)의 원주를 따라 구비되는 것이 바람직하다. 무게추(68)는 복수의 흡진부재(64) 중 적어도 하나에 구비될 수 있다.

흡진장치(60)는 다음과 같은 수식을 만족하는 소정의 질량(m)과 소정의 탄성계수(k)를 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 fd는 압축기(1)의 운전주파수이다.

[수식]

본 발명의 일실시예에 따른 압축기(1)의 작동과정을 살펴본다.

구동부(30)의 작동에 의해 피스톤(23)이 압축실(21)에서 왕복이동하여 압축실(21) 내의 냉매를 압축한다. 이 과정에서 피스톤(23)의 왕복운동에 따른 진동과 기타 압축기(1)의 다른 내부 구성에서 진동이 발생한다. 이러한 진동은 다양한 주파수와 방향 및 기타 특성을 가지며, 여러 부재를 경유하여 케이싱(10)에 전달된다. 케이싱(10)에 전달된 진동은 케이싱(10)에 결합된 지지축(62)을 통해 복수의 흡진부재(64)에 전달된다.

전달된 진동에 의해 흡진부재(64)는 탄성 변형을 반복한다. 또한 흡진부재(64)가 탄성 변형을 반복함에 따라 제1흡진부재(64a)와 제2흡진부재(64b)의 테두리부(66)가 서로 마찰한다. 이러한 과정에서 케이싱(10)에 전달된 진동이 가지는 진동에너지는 탄성에너지 형태로 흡진부재(64)에 전이되어 점차 소멸되며, 테두리부(66)의 마찰에 의한 열에너지로 전환되어 소진된다. 압축기의 운전주파수(fd)에 해당하는 주파수를 가지는 진동은 주로 흡진부재(64)의 탄성 변형에 의해 흡진되며 그 외의 주파수 영역의 진동은 흡진부재(64)의 마찰에 의해 흡진되는 것이다.

마찰열에 의한 진동에너지의 소진은 지속적인 진동에너지의 유입에 따라 반복적인 탄성 변형에 의해 흡진부재(64)가 피로 파괴되는 것을 방지하는 효과도 가질 수 있다.

도 5는 도 3의 압축기에 따른 흡진 특성을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 그래프의 가로축은 주파수를 나타내며, 세로축은 흡진능력을 나타내며, 그래프 A와 그래프 B는 주파수에 따른 흡진장치의 흡진능력을 나타낸다. 그래프 A는 종래의 압축기의 흡진장치를 나타내는 것이고 그래프 B는 본 발명의 일실시예에 따른 압축기의 흡진장치를 나타내는 것이다.

본 발명에 따른 압축기는 압축기의 운전주파수(fd) 이외의 주파수 영역의 진동에 대해서도 흡진이 가능하며, 종래의 압축기에 비해 흡진능력이 현저히 상승했다.

본 발명의 일실시예에 따른 압축기는 무게추가 구비되어 있으나 누락되어도 된다. 흡진부재 자체가 적절한 자중을 가지도록 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 압축기에는 주 진동원인 피스톤의 왕복운동에 대응하도록 지지축이 피스톤의 왕복 방향으로 연장되고, 흡진부재가 지지축의 반경 방향으로 배치되어 있으나, 지지축과 흡진부재는 이와 다른 방향으로 설치될 수 있다. 지지축이 피스톤의 왕복운동과 다른 방향으로 연장될 수 있으며, 흡진부재는 지지축의 반경 방향과 소정의 각도를 가지도록 비스듬히 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 흡진장치는 케이싱 상면의 내측에 설치되어 있으나, 흡진장치는 케이싱의 측면 또는 저면에 설치될 수 있으며 케이싱의 외측에 설치될 수 있다. 또한 흡진장치는 케이싱의 다양한 위치에 복수개가 설치될 수 있다.

또한 본 발명의 압축기는 리니어 압축기 또는 왕복동식 압축기일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 압축기는 운전 시 케이싱에 발생하는 진동을 흡수하는 흡진 특성을 개선할 수 있다. 압축기의 운전주파수 영역 뿐만 아니라 이 영역을 벗어나는 주파수를 가진 진동도 효과적으로 흡진할 수 있다. 또한 흡진부재에 가해지는 진동에너지를 마찰에 의한 열에너지로 소진시킴으로써 흡진부재의 지속적인 탄성 변형에 따른 피로 파괴를 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 왕복운동하여 냉매를 압축하는 피스톤과, 상기 피스톤을 수용하는 케이싱을 갖는 압축기에 있어서,

   상기 케이싱에 결합되는 지지축과;

   일측이 서로 접촉하여 마찰 가능하게 상기 지지축에 이격 결합되며, 탄성재질로 형성되는 복수의 흡진부재를 포함하고,

   상기 지지축은 상기 피스톤의 왕복운동 방향으로 연장되며,

   상기 복수의 흡진부재는 상기 지지축의 반경 방향으로 결합되는 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 흡진부재는,

   중심부는 상기 지지축에 의해 이격되고 테두리부는 접촉하여 마찰되도록 상이한 곡률을 가지는 면체를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 흡진부재 중 적어도 하나의 흡진부재는,

   가장자리부에 구비되며, 소정의 질량을 갖는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.

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