KR100812297B1 - 선형 모터를 가진 왕복 압축기용의 진동 감쇠 시스템 - Google Patents

Abstract

모터와 실린더(4)로 형성되고 셀(1)의 내측에 장착되는 기준 조립체(20)와, 공진 스프링(3)과 실린더(4) 내에서 왕복운동하는 피스톤(2)으로 형성된 공진 조립체(10)를 가지는 모터-압축기 조립체를 포함하는 타입의, 선형 모터를 가진 왕복 압축기를 위한 진동 감쇠 시스템으로서, 상기 시스템이, 기준 조립체(20)를 셀(1)에 연결하는 적어도 하나의 제1 평형 수단(30)과, 공진 조립체(10)를 셀(1)에 연결하는 적어도 하나의 제2 평형 수단(40)을 포함하고, 제1 및 제2 평형 수단(30, 40) 모두가 피스톤(2)의 변위 방향에 따라 작동하고, 제2 평형 수단(40)은 공진 조립체(10)의 질량과 기준 조립체(20)의 질량과의 비로 정의되는 인자만큼 제1 평형 수단(30)의 탄성 계수에 비례하는 탄성 계수를 나타내는, 선형 모터를 가진 왕복 압축기용의 진동 감쇠 시스템이 개시되어 있다.

왕복 압축기, 진동 감쇠 시스템, 평형 수단, 공진 조립체, 기준 조립체

Description

선형 모터를 가진 왕복 압축기용의 진동 감쇠 시스템{Vibration Dampening System For A Reciprocating Compressor With A Linear Motor}

본 발명은, 선형 모터에 의해 구동되고 셀(shell)에의 모터-압축기 조립체의 고정이 일반적으로 스프링에 의해 이루어지는 왕복 압축기에 사용되는 진동 감쇠 시스템에 관한 것이다.

선형 모터를 가진 왕복 압축기(도 1)에서, 가스 압축 작용은 실린더 내에서의 피스톤의 축방향 이동에 의해 일어난다. 실린더에 대한 가스의 도입 및 배출을 제어하기 위해 흡입 밸브 및 배출 밸브가 실린더 헤드에 배치되어 있다. 피스톤은 선형 모터에 의해 작동되는 자기(磁氣) 요소를 가지는 액츄에이터에 의해 구동된다. 피스톤은 공진 스프링에 연결되고, 자기 요소 및 스프링과 함께 압축기의 공진 조립체를 형성한다.

압축기는 셀 내측에서, 공진 조립체의 운동에 의해 발생하는 진동의 전달을 최소로 하는 기능을 하는 감쇠 스프링(탄성계수 KS)의 조립체상에 장착된다.

압축기의 정규 작동 중에 발생하는 진동은 압축기의 기계적 조립체의 주요부의 진동에 의해 생성된다.

작동 중에, 질량 MP의 공진 조립체는 실린더와 모터에 의해 형성된 조립체(질량 MR의 기준 조립체)에 대하여 변위한다. 작용-반작용의 원리에 의해, 기준 조립체는 2개의 조립체의 질량의 비(比)에 비례하는 변위를 가진다(도 2). 감쇠 스프링상에 설치된 기준 조립체의 이와 같은 변위는 압축기의 셀에 교호하는 힘을 전달하여, 상기 셀이 진동하게 하는데, 그러한 진동은 가정용 기기의 냉동 시스템에 일반적으로 사용되는 이러한 종류의 기계에 있어서는 바람직하지 않다.

본 발명의 일반적인 목적은 압축기 작동에 의해 발생하는 진동을 대폭 감쇠시킬 수 있게 하는, 선형 모터를 가진 왕복 압축기용의 진동 감쇠 시스템을 제공하는데 있다.

이 목적은, 셀(shell), 모터와 실린더로 형성되고 감쇠 스프링에 의해 셀의 내측에 장착되는 기준 조립체를 포함하는 모터-압축기 조립체, 및 공진 스프링과 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤으로 형성된 공진 조립체를 포함하는 타입의, 선형 모터를 가진 왕복 압축기를 위한 진동 감쇠 시스템에 있어서, 상기 시스템이, 기준 조립체를 셀에 연결하는 적어도 하나의 제1 평형 수단과, 공진 조립체를 셀에 연결하는 적어도 하나의 제2 평형 수단을 포함하고, 상기 제1 및 제2 평형 수단 모두가 피스톤의 변위 방향에 따라 작동하고, 상기 제2 평형 수단은 공진 조립체의 질량과 기준 조립체의 질량과의 비(比)로 정의되는 인자만큼 상기 제1 평형 수단의 탄성 계수에 비례하는 탄성 계수를 나타내는 것을 특징으로 하는, 선형 모터를 가진 왕복 압축기용의 진동 감쇠 시스템에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 압축기 작동에 의해 발생하는 진동을 대폭 감쇠시킬 수 있다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

본 발명을 선형 모터를 가지는 밀폐형 왕복 압축기에 관하여 설명한다. 이 압축기는, 도시된 바와 같이, 셀(shell)(1) 내부에, 피스톤(2)을 가지는 모터-압축기 조립체를 포함하고, 피스톤(2)은 공진 스프링(3)에 연결되어 있고 액츄에이터(5)에 의해 실린더(4) 내부에서 축방향으로 변위되며, 액츄에이터(5)는 선형 모터(7)에 의해 구동되는 자기(磁氣) 요소(6)를 가지고 있다. 실린더(4)는, 피스톤(2)의 작동 단부에 대항하고 실린더 헤드(8)에 의해 폐쇄되는 단부를 가지고 있고, 그 실린더 헤드(8)에는 실린더(4)에 대한 가스의 도입 및 배출을 제어하기 위해 흡입 밸브(8a)와 배출 밸브(8b)가 배치되어 있다.

피스톤(2), 공진 스프링(3) 및 자기 요소(6)가 질량 MP의 공진 조합체(10)를 형성하고, 실린더(4)와 모터(3)에 의해 형성되는 조립체가 질량 MR의 기준 조립체(20)를 형성하며, 이들 조립체가 도 2와 도 8에는 개략적으로 나타내어져 있다. 기준 조립체(20)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 나선 스프링(9)에 의해 또는 탄성 계수 KS를 가지는 가요성 아암(arm)에 의해 형성되는 감쇠 스프링 상에 착좌 (着座)되어 있다.

종래 기술의 구조(도 1 및 도 2)에서는, 압축기가 작동하면, 적어도 피스톤(2)의 변위 방향으로 기준 조립체(20)가 진동하며, 이 진동은 감쇠 수단에 의해 감쇠되지 않고, 앞에서 설명한 바와 같이 셀(1)로 전달된다.

본 발명에 따르면, 선형 모터에 의해 구동되는 타입의 왕복 압축기는, 실린더(4)내에서의 피스톤(2)의 왕복 이동에 의해 발생하는 진동을 최소로 하기 위해 진동 감쇠 시스템을 구비하고 있으며, 이 진동 감쇠 시스템은, 기준 조립체(20)를 셀(1)에 연결하는 적어도 하나의 제1 평형 수단(30)과, 공진 조립체(10)를 셀(1)에 연결하는 적어도 하나의 제2 평형 수단(40)을 포함하며, 양 평형 수단은 실린더(4) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(2)의 변위 방향에 따라 작동한다. 제2 평형 수단(40)은, 공진 조립체(10)의 질량 MP와 기준 조립체(20)의 질량 MR과의 비(比)로 정의되는 인자만큼 제1 평형 수단(30)의 탄성 계수 KS에 비례하는 탄성 계수 KB를 나타낸다.

도시된 구조에서는, 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)이 셀(1)에 직접 고정되어 있지만, 본 발명은, 연결 수단이 공진 조립체(10) 및 기준 조립체(20)와 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)의 질량비와 탄성 계수를 변경하지 않는 조건이라면, 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)이 연결 수단을 통해 셀(1)에 장착되는 다른 구성도 가능하다.

제안된 해결책이 도 8에 개략적으로 나타내어져 있다.

본 발명에 따르면, 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)은 실린더(4) 내에서의 피 스톤(2)의 변위 방향과 일치하는 동일 방향을 따라 서로에 대해 배치된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 평형 수단(30)은 감쇠 스프링으로 형성되고, 제2 평형 수단(40)은 적어도 하나의 나선 스프링으로 형성된다. 도 3 및 도 4에 도시된 배치에서는, 제2 평형 수단(40)은 나선 스프링의 종축선이 피스톤(2)의 종축선과 정렬되도록 공진 조립체(10)에 장착된 하나의 나선 스프링만으로 이루어진다.

도 3은 제2 평형 수단(40)의 나선 스프링과 제1 평형 수단(30)을 형성하는 감쇠 스프링 모두가 모터-압축기 조립체의 하측에 제공되는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸다.

도 4는 제2 평형 수단(40)의 나선 스프링이 제1 평형 수단(30)을 형성하는 감쇠 스프링의 반대 측에서 모터-압축기 조립체의 상측에 제공되는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸다.

도 5는 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)이 수평으로 배치된 피스톤(2)의 종축선과 정렬되고 또한 서로 정렬되는 2개의 나선 스프링을 포함하는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸다. 이 구조에서는, 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)은 셀 내측에서 압축기를 매달기 위한 감쇠 수단으로도 작용하며, "매달음-평형"의 두가지 기능을 발휘하도록 적당한 치수로 만들어진다.

도 6은 제1 및 제2 평형 수단 각각이 피스톤(2)의 변위 방향에 대하여 횡방향으로 배치된 가요성 아암으로 형성되어 있는 본 발명의 제4 실시예를 나타낸다. 이 구조에서는, 제1 평형 수단(30)의 가요성 아암이 셀(1)과 기준 조립체(20)에 부 착되어, 모터-압축기 조립체의 매달음 수단을 형성하고, 제2 평형 수단(40)의 가요성 아암은 피스톤(2)의 변위 방향으로 작동하도록 셀(1)과 공진 조립체(10)에 부착되어 있다.

도 7은 모터-압축기 조립체의 가로 방향 장착에 따라, 도 6에 도시된 배치 방향에 대하여 수직인 방향으로 배치된 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)이 가요성 아암을 사용하는 본 발명의 변형례를 나타낸다.

도시되지 않았지만, 본 발명은, 제1 및 제2 평형 수단 각각이, 나선 스프링에 의해 형성된 요소와 가요성 아암에 의해 형성된 요소 중 적어도 하나(피스톤(2)의 변위 방향에 대하여 횡방향으로 배치되는)로 형성될 수도 있는 구성도 제공한다.

공진 조립체(10)의 운동과 기준 조립체(20)의 운동이 반대 위상으로 일어나기 때문에, 제2 평형 수단의 탄성 계수가 정확하게 정해진 때, 기준 조립체(20)로부터 셀(1)로의 힘의 전달과 공진 조립체(10)로부터 셀(1)로의 힘의 전달이 반대 위상으로 그리고 실질적으로 동일한 진폭으로 일어나므로, 셀(1)에 대한 힘이 0 또는 0에 가깝게 되어, 상기 셀에 발생하는 바람직하지 않은 진동을 상당히 감소시키거나 제거한다.

도 8은 본 발명의 공진 조립체(10)와 기준 조립체(20) 및 평형 수단들을 도식적으로 나타내며, 여기서는, 위에서 설명한 바와 같이 식 KB = KS ( MP / MR )에 의해 평형이 달성된다.

도 1은 종래 기술에 따라 진동 감쇠 스프링에 의해 압축기 셀(shell) 내에 장착된 선형 모터를 가지는 왕복 압축기의 일부의 개략적인 종단면도이다.

도 2는 도 1의 선형 모터를 가진 왕복 압축기의 공진 조립체와 기준 조립체의 배치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3은 진동 감쇠 스프링에 의해 압축기 셀 내에 장착되고, 본 발명의 제1 실시예에 따라 구성된 진동 감쇠 시스템을 구비한, 선형 모터를 가지는 왕복 압축기의 일부의 개략적인 종단면도이다.

도 4는 도 3에서와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따라 구성된 진동 감쇠 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따라 구성된 진동 감쇠 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 6은 도 3에서와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따라 구성된 진동 감쇠 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 7은 도 3에서와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따라 구성된 진동 감쇠 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 8은 도 3 내지 도 7의 선형 모터를 가지는 왕복 압축기의 공진 조립체와 기준 조립체의 배치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

Claims (2)

1. 셀(shell)(1), 모터와 실린더(4)로 형성되고 감쇠 스프링에 의해 셀(1)의 내측에 장착되는 기준 조립체(20)를 포함하는 모터-압축기 조립체, 및 공진 스프링(3)과 실린더(4) 내에서 왕복운동하는 피스톤(2)으로 형성된 공진 조립체(10)를 포함하는 타입의, 선형 모터를 가진 왕복 압축기를 위한 진동 감쇠 시스템에 있어서,

   상기 진동 감쇠 시스템이, 상기 기준 조립체(20)를 상기 셀(1)에 연결하는 하나의 제1 평형 수단(30)과, 상기 공진 조립체(10)를 상기 셀(1)에 연결하는 하나의 제2 평형 수단(40)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)이 서로 평행하고, 상기 피스톤(2)의 변위 방향에 대하여 횡방향으로 배치된 가요성 아암(arm)으로 형성되어 있고, 상기 피스톤(2)의 변위 방향에 따라 작동하며, 상기 제2 평형 수단(40)은 상기 공진 조립체(10)의 질량과 상기 기준 조립체(20)의 질량의 비(比)로 정의되는 인자만큼 상기 제1 평형 수단(30)의 탄성 계수에 비례하는 탄성 계수를 나타내는 것을 특징으로 하는, 선형 모터를 가진 왕복 압축기용의 진동 감쇠 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 평형 수단(30, 40)이 상기 셀(1)에 직접 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 선형 모터를 가진 왕복 압축기용의 진동 감쇠 시스템.

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