KR100685758B1 - 압축기의 토출 머플러 - Google Patents

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손승길
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Abstract

본 발명은 1차 팽창부로부터 2차 팽창부의 내부로 일정 길이 연장된 냉매 가스의 맥동 제거용 연결 파이프를 설치하여 냉매 가스의 맥동 성분에 의한 압력, 진동 및 소음이 감소되도록 하는 압축기의 토출 머플러에 관한 것이다. 이를 위해 압축기의 실린더로부터 토출되는 냉매 가스의 압력과 소음을 감쇄하는 1차 팽창부와, 상기 1차 팽창부로부터 감쇄된 상기 냉매 가스의 압력과 소음을 재차 감쇄하는 2차 팽창부와 상기 1차 및 2차 팽창부를 연결하는 맥동 저감용 연결 파이프를 구비한 압축기의 토출 머플러로서, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 상기 1차 팽창부로부터 2차 팽창부로 일정 길이 연장하여 상기 2차 팽창부의 내부에서 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 길이가 증가되도록 한 것을 특징으로 한다. 따라서, 냉매 가스의 맥동 성분을 제어하기 위한 연결 파이프를 1차 팽창부로부터 2차 팽창부까지 연장하여 구성함으로써, 상기 1차 및 2차 팽창부에서 제거하기 어려운 냉매 가스에 포함된 맥동 성분을 제거할 수 있는 효과가 있다.
압축기, 토출 머플러, 맥동 성분

Description

압축기의 토출 머플러{Discharge muffler of Compressor}
도 1 은 일반적인 밀폐형 압축기의 구성을 나타낸 평단면도.
도 2 는 일반적인 밀폐형 압축기의 구성을 나타낸 정단면도.
도 3 은 종래의 토출 머플러 구성을 나타낸 평단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 압축기의 토출 머플러 구성을 나타낸 분해 사시도.
도 5 는 도 4의 압축기 토출 머플러 구성을 조립한 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 압축기 토출 머플러의 맥동 파형을 나타낸 파형도.
도 7 은 본 발명에 따른 압축기의 토출 머플러 제조 과정을 나타낸 흐름도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
200: 제 1 케이스 210: 흡입실
220: 제 1 토출실 230: 제 2 토출실
300: 제 2 케이스 310: 흡입구
320: 토출구 330: 1차 팽창부
340: 2차 팽창부 350: 토출구
400: 연결 파이프 500: 토출 파이프
본 발명은 압축기의 토출 머플러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1차 팽창부로부터 2차 팽창부의 내부로 일정 길이 연장된 냉매 가스의 맥동 저감용 연결 파이프를 설치하여 냉매 가스의 맥동 성분에 의한 압력, 진동 및 소음이 감소되도록 하는 압축기의 토출 머플러에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 증발기에서 증발된 저온ㆍ저압의 냉매가스를 압축하여 그 압력과 온도를 응축온도에 상당하는 포화 압력까지 높인 다음, 이를 응축기에 보내줌으로써 응축기에서 이 냉매가스를 용이하게 응축 및 액화될 수 있도록 해주는 기기이다.
이러한 압축기는 실린더 내의 피스톤을 왕복 운동시켜서 냉매가스를 압축하는 왕복동식 압축기와, 실린더 내의 회전자를 회전시켜서 냉매가스를 압축하는 회전식 압축기 및, 임펠러의 원심력을 이용하여 속도에너지를 압력에너지로 변환시킴으로써 냉매가스를 압축하는 터보 압축기 등이 있다.
이와 같은 압축기는 냉장고 등의 냉동장치에 설치되어 응축기, 팽창밸브, 증발기와 함께 냉매가스의 증발 잠열을 이용하여 증발기 주위의 열을 빼앗는 냉각작용을 수행한다.
즉, 압축기가 냉매가스를 압축하여 포화 압력까지 압력과 온도를 상승시켜 주면, 응축기는 물이나 공기를 이용하여 고온ㆍ고압의 냉매가스가 갖고 있는 열을 흡수함으로써 냉매가스를 응축 및 액화시키고, 응축 및 액화된 냉매가스는 팽창밸브를 통과하면서 교축작용에 의해 온도와 압력이 급격히 낮아지며, 이 냉매가스가 증발기에 의해 증발되면서 피 냉각물체로부터 열을 빼앗아 냉각시키게 된다.
도 1은 일반적인 밀폐형 압축기의 평단면도이고, 도 2는 정단면도를 나타낸 것으로서, 밀폐형 압축기는 용접에 의해 밀폐된 상하부 케이스(10, 20) 내에 압축기 본체가 내장되어 있다.
압축기 본체는 크게 골격 역할을 하는 프레임(30)과, 이 프레임의 하부에 설치되어 전동매체인 샤프트(60)를 회전시켜 주는 구동부(또는 모터부, 40) 및, 상기 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 흡입된 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주는 기계부(50)로 구성되어 있다.
또한, 프레임(30)은 구동부와 기계부 전체를 지지하며, 그 자신은 상하부 케이스(10,20)에 각각 완충 및 소음방지 수단인 사이드 스토퍼(70)와 코일 스프링(80)에 의해 지지가 된다.
또한, 구동부(40)는 프레임에 지지가 되며 고정자 역할을 하는 스테이터(90) 및, 샤프트(60)를 회전시켜 주는 로터(100)로 구성된다. 기계부(50)는 프레임 상단에 고정되는 실린더(110)와, 상기 실린더에 삽입되는 피스톤(120) 및, 상기 피스톤과 샤프트(60)의 크랭크부(61) 사이에 연결되어 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 주는 피스톤 로드(130)로 구성되어 있다.
따라서, 이러한 밀폐형 압축기는 구동부(40)에 의해 회전하는 샤프트(60)가 크랭크부(61)를 통하여 기계부(50)의 피스톤 로드(130)를 왕복 운동시킴으로써 상기 실린더(110) 내의 피스톤(120)이 직선왕복 운동을 하면서 실린더 내로 흡입된 냉매가스를 압축 및 토출시켜 주고, 이 냉매가스는 냉동장치를 순환함으로써 소기 의 냉동 목적을 달성하게 된다.
또한, 실린더(110)의 일측에는 흡입 및 토출밸브를 구비하는 밸브 플레이트(140)와, 냉매가스의 흡입 및 토출을 안내하는 흡입 및 토출 머플러가(150 및 160)가 설치되어 있으며, 흡입 및 토출 머플러에는 흡입 및 토출 파이프(170 및 180)가 연결된다.
이중, 토출 머플러(160)는 실린더(110) 내에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매가스가 토출되는 토출측에 설치되어 냉매가스의 토출시 압력의 맥동에 의해 발생하는 소음을 감소시켜 주는 역할을 하게 된다.
도 3은 종래 토출머플러의 구조를 나타낸 조립도이다. 도 3에 도시한 바와 같이 종래의 토출 머플러(160)는 실린더(110)의 토출측에 냉매가스가 흡입되는 흡입구(261a)와 실린더에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매가스가 토출되는 토출구(161b) 및 배출구(161c)를 구비하는 머플러 플레이트(261)가 체결되어 있고, 머플러 플레이트(261)의 외측에는 상기 토출구(161b) 및 배출구(161c)와 연통 되는 토출실(162b)을 구비하는 외판(162)이 브레이징(Brazing) 가공을 통하여 접합 되어 있으며, 상기 배출구(161c) 측의 머플러 플레이트(261)에는 연결파이프(165)를 통하여 연결된 1차 팽창관(163)과 2차 팽창관(164)이 브레이징(Brazing) 가공으로 접합 되고, 2차 팽창관(164)에 토출 파이프(180)가 연결되는 구조로 되어 있다.
이와 같은 토출 머플러는 피스톤(120)에 의해 실린더(110) 내에서 압축된 냉매가스가 토출구(161b)를 통하여 외판(162)의 토출실(162b)로 토출된 다음, 배출구(161c)와 1차 팽창관(163)을 통과하면서 소음공학의 확장관 이론에 의해 냉매가스의 맥동음 및 밸브 타격음이 감쇄되고, 1차로 감쇄된 냉매가스의 맥동음 및 밸브 타격음은 2차 팽창관(164)을 통과하면서 1차 팽창관(163)에서 감쇄되지 못한 주파수의 소음이 감쇄되도록 하였다.
그러나 이러한 구조는 2차 팽창관(164)이 1차 팽창관(163)과 연결 파이프를 통하여 연결되기 때문에 밀폐형 압축기가 갖고 있는 내부용적의 한계로 인하여 압축기의 상하부 케이스(10 및 20)가 커져야 하는 문제점이 있다.
또한, 토출 머플러(160)와 1차 팽창관(163), 1차 팽창관과 연결 파이프(165), 연결 파이프와 2차 팽창관(164), 2차 팽창관과 토출 파이프(180) 등 4개소 이상에 브레이징(Brazing) 가공을 해야 하므로 가공공정의 증가로 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 2차 팽창관(164)이 강성(Stiffness)이 작은 연결 파이프(165) 및 토출 파이프(180)와 연결됨으로써 이것이 불균형 질량(Unbalanced Mass)으로 작용하여 압축기의 진동을 증대시키는 원인이 되었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 토출 머플러에 형성된 1차 팽창부와 2차 팽창부를 연결하는 연결 파이프의 길이가 상기 2차 팽창부의 내부로 연결 설치함으로써 토출 머플러를 통과하는 냉매 가스의 맥동성분을 제거하는 압축기의 토출 머플러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 압축기의 실린더로부터 토출되는 냉매 가스의 압력과 소음을 감쇄하는 1차 팽창부와, 상기 1차 팽창부로부터 감쇄된 상기 냉매 가스의 압력과 소음을 재차 감쇄하는 2차 팽창부와 상기 1차 및 2차 팽창부를 연결하는 맥동 저감용 연결 파이프를 구비한 압축기의 토출 머플러로서, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 상기 1차 팽창부로부터 2차 팽창부의 내부로 인출되고 상기 2차 팽창부의 내부에서 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 길이가 일정 길이 연장되도록 하며, 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 길이는 파이프의 지름에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 상기 2차 팽창부 내부면을 따라 절곡부를 형성하여 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 길이가 증가되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 절곡부는 "U"자 형상 및 나선 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하고, 바람직하게 "U"자 형상이다.
또한, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 상기 1차 팽창부와 브레이징 가공으로 접합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 이중 강관으로 바람직하게 구리와 철로 이루어진 이중 강관인 것을 특징으로 한다.
삭제
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
우선 종래와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고 동일한 구성에 대하여 동 일한 도면 부호를 사용한다.
도 4는 본 발명에 따른 압축기의 토출 머플러 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 5는 압축기의 토출 머플러 구성을 조립한 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 토출 머플러는 제 1 케이스(200)와, 제 2 케이스(300)와, 제 1 및 제 2 케이스(200 및 300)의 결합으로 형성된 1차 팽창부(330)와, 1차 팽창부(330)와 2차 팽창부(340)를 연결하는 맥동 저감용 연결 파이프(400)가 브레이징(Brazing) 접합을 통해 이루어진다.
제 1 케이스(200)는 토출 머플러의 본체를 구성하는 부재로서, 냉매 가스가 유입되는 흡입실(210)과, 실린더(110: 도 2 참조)로부터 압축된 냉매 가스가 토출되는 제 1 토출실(220)과, 제 1 토출실(220)로 토출된 상기 냉매 가스가 유입되는 제 2 토출실(230)이 형성된다.
제 2 케이스(300)는 제 1 케이스(200)와 접합하여 토출 머플러의 본체를 구성하는 부재로서, 제 1 케이스(200)의 흡입실(210)로 유입된 냉매 가스가 실린더(110: 도 2 참조)에 유입되도록 하는 흡입구(310)와, 이 흡입구(310)의 하측에 실린더(110)에서 압축된 상기 냉매 가스가 제 1 케이스(200)의 제 1 토출실(220)로 토출되도록 하는 토출구(320)와, 제 1 토출실(220)로 토출된 상기 냉매 가스가 이동하는 1차 팽창부(330)가 제 2 케이스(300)의 길이 방향을 따라 소정의 홈부를 형성하고, 1차 팽창부(330)의 단부에는 2차 팽창부(340)가 형성된다.
또한, 1차 팽창부(330)의 홈부에는 1차 팽창부(330)와 2차 팽창부(340)를 연결하기 위한 맥동 저감용 연결 파이프(400)가 설치된다.
맥동 저감용 연결 파이프(400)는 1차 팽창부(330)와 2차 팽창부(340)를 연결하는 기능과 함께 냉매 가스의 맥동 성분을 제어하기 위한 기능도 수행한다.
이를 위하여 맥동 저감용 연결 파이프(400)는 토출 머플러의 크기 및 형상에 변화가 없는 범위에서 냉매 가스의 맥동 성분 즉 압력 및 소음이 감소하도록 2차 팽창부(340)의 내부에 일정한 길이를 갖도록 연장한다.
즉 맥동 저감용 연결 파이프(400)는 2차 팽창부(340)의 내부에서 최대한 길이가 연장될 수 있도록 2차 팽창부(340)의 내부에서 절곡되고, "U"자 형상, 원형상 또는 나선형상 중 어느 하나의 형상을 가지도록 한다. 본 실시예에서는 "U"자 형상을 도시하고 있으나, 상술한 원 형상 또는 나선 형상뿐만 아니라 맥동 저감용 연결 파이프(400)의 길이를 증가시키기 위한 다양한 형태의 가공이 가능함은 당업자에게 있어서 자명할 것이다.
또한, 맥동 저감용 연결 파이프(400)는 이중 강관으로 바람직하게 구리와 철로 이루어지고, 맥동 저감용 연결 파이프(400)의 길이는 맥동을 제어하기 위한 주파수에 따라 적절한 길이로 가변되는 것이 가능하고, 맥동 저감용 연결 파이프의 지름을 가변하는 것도 가능하다.
도 6의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 압축기 토출 머플러의 맥동 파형을 나타낸 파형도이다.
도 6(a)는 1차 팽창부(330)와 2차 팽창부(340) 사이에 1차 팽창부(330)로부터 2차 팽창부(340)의 내부로 일정 길이 연장된 맥동 저감용 연결 파이프(400)를 설치하지 않은 상태에서 측정한 냉매 가스의 저주파 신호이다. 특히 X축의 200Hz 미만의 구간에서 저주파 진동이 크게 발생함을 알 수 있다.
도 6(b)는 1차 팽창부(330)와 2차 팽창부(340) 사이에 1차 팽창부(330)로부터 2차 팽창부(340)의 내부로 일정 길이 연장된 맥동 저감용 연결 파이프(400)를 설치한 상태에서 측정한 냉매 가스의 저주파 신호이다. 도 6(a)와 도 6(b)에 도시한 바와 같이 200Hz 미만의 저주파 진동이 맥동 저감용 연결 파이프(400)의 길이를 연장하여 설치함으로써 감소 되었음을 알 수 있다.
도 6(c)는 1차 팽창부(330)와 2차 팽창부(340) 사이에 1차 팽창부(330)로부터 2차 팽창부(340)의 내부로 일정 길이 연장된 맥동 저감용 연결 파이프(400)를 설치하지 않은 상태에서 냉매 가스가 토출되면서 발생시키는 진동을 측정한 파형이다. 파형이 불규칙적으로 발생하여 소음을 유발하고 있는 상태를 나타낸다.
도 6(d)는 1차 팽창부(330)와 2차 팽창부(340) 사이에 1차 팽창부(330)로부터 2차 팽창부(340)의 내부로 일정 길이 연장된 맥동 저감용 연결 파이프(400)를 설치한 상태에서 냉매 가스의 진동을 측정한 것으로 파형이 규칙적인 사인파 형상을 유지하는 것을 알 수 있다. 이것은 냉매 가스의 맥동 성분이 맥동 저감용 연결 파이프(400)를 통과하면서 제어됨으로써 냉매 가스로 인한 토출 머플러의 소음이 감소된다.
한편, 1차 팽창부(330) 및 맥동 저감용 연결 파이프(400)에서 감쇄되지 못한 주파수는 2차 팽창부(340)를 통과하며 더욱 감쇄되어 2차 팽창부(340)의 단부에 형성된 토출구(350)와 접합된 토출 파이프(500)를 통해 토출된다.
따라서, 실린더(110: 도 2 참조)로부터 토출된 냉매 가스는 1차 팽창부 (330), 연결 파이프(400) 및 2차 팽창부(340)를 통과하는 동안 맥동음 및 소음이 대폭 감소하게 된다.
다음은 본 발명에 따른 토출 머플러를 제조하는 과정을 도 5 및 도 7을 참조하여 설명한다.
제 2 케이스(300)의 1차 팽창부(330) 홈에 "U"자 형상의 연결 파이프(400)를 코킹(Calking)을 이용하여 고정(S100)한다. 즉 코킹을 수행하여 1차 팽창부(330)와 연결 파이프(400)의 외부면 사이의 틈을 제거하여 밀착되도록 하고, 1차 팽창부(330)에 맥동 저감용 연결 파이프(400)가 고정되도록 한다.
이때 맥동 저감용 연결 파이프(400)는 일측이 1차 팽창부(330)와 밀착되도록 직선 형상을 유지하고, 타측이 2차 팽창부(340)의 내부로 일정 길이 이상 연장되도록 "U"자 형상 또는 나선 형상을 유지한다.
상기 S100단계를 수행한 다음 제 2 케이스(300)의 상부에 제 1 케이스(200)를 덮어 결합(S110)시키고, 제 1 및 제 2 케이스(200 및 300)를 브레이징 접합(S120)을 통해 밀착되도록 한다.
상기 S120단계를 수행한 다음 1차 팽창부(330)의 상부를 중심으로 제 1 케이스 및 제 2 케이스(200 및 300)를 절곡(S130)하여 토출 머플러를 형성한다.
따라서 한정된 2차 팽창부(340)의 내부 용적에 상관없이 맥동 저감용 연결 파이프(400)의 길이를 확보하여 냉매 가스의 맥동 성분을 대폭 제거한 토출 머플러를 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 냉매 가스의 맥동 성분을 제어하기 위한 연결 파이프를 1차 팽창부로부터 2차 팽창부까지 연장하여 구성함으로써, 상기 1차 및 2차 팽창부에서 제거하기 어려운 냉매 가스에 포함된 맥동 성분을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉매 가스의 맥동 성분 제거용 연결 파이프를 통해 불필요한 냉매 가스의 맥동 성분을 제거함으로써 냉동 사이클의 불필요한 진동과 소음을 방지하는 효과가 있다.
또한, 냉매 가스의 맥동 성분을 감쇄하기 위한 구성이 2차 팽창부의 내부에 설치됨으로 토출 머플러의 크기를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 압축기의 실린더로부터 토출되는 냉매 가스의 압력과 소음을 감쇄하는 1차 팽창부와, 상기 1차 팽창부로부터 감쇄된 상기 냉매 가스의 압력과 소음을 재차 감쇄하는 2차 팽창부와 상기 1차 및 2차 팽창부를 연결하는 맥동 저감용 연결 파이프를 구비한 압축기의 토출 머플러로서,
    상기 맥동 저감용 연결 파이프는 상기 1차 팽창부로부터 2차 팽창부의 내부로 인출되고 상기 2차 팽창부의 내부에서 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 길이가 일정 길이 연장되도록 하며, 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 길이는 파이프의 지름에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 머플러.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 상기 2차 팽창부 내부면을 따라 절곡부를 형성하여 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 길이가 증가되도록 한 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 머플러.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 절곡부는 "U"자 형상인 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 머플러.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 맥동 저감용 연결 파이프의 절곡부는 원형상 및 나선 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 머플러.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 상기 1차 팽창부와 브레이징 가공으로 접합하는 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 머플러.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 이중 강관인 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 머플러.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 맥동 저감용 연결 파이프는 구리와 철로 이루어진 이중 강관인 것을 특징으로 하는 압축기의 토출 머플러.
  8. 삭제
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