KR101179076B1

KR101179076B1 - 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조

Info

Publication number: KR101179076B1
Application number: KR1020050038128A
Authority: KR
Inventors: 기성현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2012-09-03
Also published as: KR20060115807A

Abstract

본 발명에 의한 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조는, 실린더의 내주면에 미끄러지게 삽입하고 그 내부에 가스통로를 형성하는 피스톤몸체와, 상기 피스톤몸체의 전방면에 형성하여 그 선단면에 흡입밸브를 개폐 가능하게 설치하며 그 내부에 상기한 가스통로와 연통하여 선단면으로 관통하도록 가스통공을 형성하는 피스톤헤드로 이루어진 왕복동식 압축기용 피스톤에서, 상기 가스통공은 적어도 한 개 이상의 제1 통공과 그 제1 공의 주변에 복수 개의 제2 통공을 각각 형성하여 이루어지고, 상기 제1 통공의 단면적을 상기 제2 통공의 단면적보다 크게 형성함으로써, 동일한 단면적일 경우 가스통공을 지나는 냉매의 유동속도를 늦춰 기류 분출음으로 인한 압축기 소음을 저감할 수 있다.

Description

왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조{STRUCTURE FOR REDUCING NOISE OF PISTON IN RECIPROCATING COMPRESSOR}

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일부를 보인 단면도,

도 2는 종래 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도,

도 3은 종래 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 조립하여 보인 정면도,

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도,

도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 조립하여 보인 정면도,

도 6은 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브에 대한 변형예를 조립하여 보인 정면도,

도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤에 대한 소음 저감 효과를 보인 그래프.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

4 : 흡입밸브 10 : 피스톤

11 : 가스통로 12 : 가스통공

12a : 제1 통공 12b : 제2 통공

본 발명은 왕복동식 압축기의 피스톤 구조에 관한 것으로, 특히 냉매의 흡입시 피스톤의 흡입유로를 통과하면서 발생하는 기류음을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조에 관한 것이다.

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

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 프레임(1)에 고정하는 선형 실린더(2)와, 이 실린더(2)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(미도시)의 가동자에 연결하여 상기한 실린더(2)의 내부에서 전후로 미끄럼운동을 하면서 전방측에 압축실(P)을 형성하는 피스톤(3)과, 피스톤(3)의 전방면에 설치하여 흡입측을 개폐하는 흡입밸브(4)와, 실린더(2)의 전방측을 복개하여 소정의 토출실(D)을 형성하는 토출커버(5)와, 토출커버(5)의 내부에서 실린더(2)의 압축실(P)을 개폐하는 토출밸브(6)와, 토출밸브(6)의 압축배면을 토출커버(5)에 대해 지지하는 밸브스프링(7)과, 토출커버(5)의 일측에 연통 설치하여 압축가스를 냉동사이클장치로 안내하는 가스토출관(8)을 포함하고 있다.

피스톤(3)은 도 2에서와 같이 원통모양으로 형성하여 그 몸체부의 내부에 상기한 흡입유로(F)의 일부를 이루는 가스통로(3a)를 형성하고, 그 헤드부의 내부에 는 상기한 가스통로(3a)와 함께 흡입유로(F)를 이루도록 복수 개의 가스통공(3b)을 형성하고 있다.

가스통공(3b)은 도 2 및 도 3에서와 같이 헤드부의 중앙을 중심으로 원주방향을 따라 복수 개(도면에선, 3개)를 동일한 단면적으로 형성하고 있다.

토출커버(5)는 토출밸브(6)가 선형으로 움직일 수 있도록 소정의 깊이와 직경을 가지도록 토출실(D)을 형성하되, 그 토출실(D)은 한 개 또는 수 개를 서로 연통하도록 형성할 수도 있다.

토출밸브(6)는 반구모양 또는 원판모양 등 다양하게 형성할 수 있고, 실린더(2)의 압축실(P)과 토출커버(5)의 토출실(D)간 압력차에 따라 실린더(2)의 선단면에 착탈하도록 직선으로 이동 가능하게 설치하고 있다.

밸브스프링(7)은 압축실(P)의 냉매가스가 모두 토출된 후에 토출실(D)의 압력과 함께 토출밸브(6)를 밀어 복귀시키는 압축코일스프링으로 원통형 또는 절두원추형으로 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 3c는 흡입밸브체결홈, 4a는 흡입밸브의 고정부, 4b는 흡입밸브의 개폐부, 4c는 볼트체결공이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동모터(미도시)의 고정자에 전원을 인가하면 그 왕복동모터의 가동자가 고정자의 플럭스 방향에 따라 직선 왕복운동을 하고, 이 가동자에 결합한 피스톤(3)이 실린더(2)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입유로(F)의 후방측에서 흡입하여 전방측에 위치한 실린더(2)의 압축실(P)로 흡입하였다 가 압축하여 토출커버(5)의 토출실(D)로 토출한다. 이 과정에서 토출실(D)에 먼저 토출되었던 압축가스는 상기한 압축실(P)에서 새롭게 토출되는 압축가스에 밀려 가스토출관(8)을 통해 냉동사이클장치로 토출되는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는, 전술한 바와 같이 피스톤(3)의 헤드부에 구비한 복수 개의 가스통공(3b)을 동일한 단면적으로 형성함에 따라 냉매가 상기한 가스통공(3b)을 빠른 속도로 지나면서 유동 소음을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 냉매가 피스톤의 흡입유로를 통과하여 실린더의 압축공간으로 흡입될 때 발생하는 기류음을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 실린더의 내주면에 미끄러지게 삽입하고 그 내부에 가스통로를 형성하는 피스톤몸체와, 상기 피스톤몸체의 전방면에 형성하여 그 선단면에 흡입밸브를 개폐 가능하게 설치하며 그 내부에 상기한 가스통로와 연통하여 선단면으로 관통하도록 가스통공을 형성하는 피스톤헤드로 이루어진 왕복동식 압축기용 피스톤에서, 상기 가스통공은 적어도 한 개 이상의 제1 통공과 그 제1 공의 주변에 복수 개의 제2 통공을 각각 형성하여 이루어지고, 상기 제1 통공의 단면적을 상기 제2 통공의 단면적보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 분해하여 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브를 조립하여 보인 정면도이며, 도 6은 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤과 흡입밸브에 대한 변형예를 조립하여 보인 정면도이고, 도 7은 본 발명 왕복동식 압축기의 피스톤에 대한 소음 저감 효과를 보인 그래프이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 왕복동식 압축기는, 프레임(1)에 고정하는 선형 실린더(2)와, 이 실린더(2)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(미도시)의 가동자에 연결하여 상기한 실린더(2)의 내부에서 전후로 미끄럼운동을 하면서 전방측에 압축실(P)을 형성하는 피스톤(3)과, 피스톤(3)의 전방면에 설치하여 흡입측을 개폐하는 흡입밸브(4)와, 실린더(2)의 전방측을 복개하여 소정의 토출실(D)을 형성하는 토출커버(5)와, 토출커버(5)의 내부에서 실린더(2)의 압축실(P)을 개폐하는 토출밸브(6)와, 토출밸브(6)의 압축배면을 토출커버(5)에 대해 지지하는 밸브스프링(7)과, 토출커버(5)의 일측에 연통 설치하여 압축가스를 냉동사이클장치로 안내하는 가스토출관(8)을 포함한다.

피스톤(10)은 원통모양으로 형성하여 그 몸체부의 내부에 냉매의 흡입유로(F)를 이루도록 가스통로(11)를 형성하고, 그 헤드부의 내부에는 상기한 가스통로(11)와 함께 흡입유로(F)를 이루도록 복수 개의 가스통공(12)을 형성한다.

가스통공(12)은 도 4 및 도 5에서와 같이 헤드부의 중앙을 중심으로 동일 원 주상에 형성하는 복수 개(도면에선, 3개)의 제1 통공(12a)과, 각 제1 통공(12a) 주변의 동일 원주상에 각각 독립적으로 형성하는 복수 개(도면에선, 8개)씩의 제2 통공(12b)으로 이루어진다.

여기서, 제1 통공(12a)과 제2 통공(12b)의 단면적을 합한 각각의 가스통공(12)은 상호 동일한 단면적을 가지도록 형성하되, 가급적 중심을 이루는 제1 통공(12a)의 단면적을 주변의 제2 통공(12b) 단면적 보다 대략 2 ~ 4배 정도 넓게 형성하는 것이 냉매의 유동을 원활하게 할 수 있어 바람직하다.

한편, 도면으로 도시하지는 않았으나 전술한 일례에서의 제1 통공(12a)과 제2 통공(12b)을 동일한 단면적으로 형성하거나 또는 제1 통공(12a) 보다 제2 통공(12b)의 단면적을 더 크게 형성할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 4a는 흡입밸브의 고정부, 4b는 흡입밸브의 개폐부, 4c는 볼트체결공, 13은 흡입밸브체결홈이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 왕복동모터(미도시)의 외측고정자에 전원을 인가하면, 그 외측고정자와 내측고정자 사이에 플럭스가 형성되어 가동자와 피스톤(10)이 함께 플럭스의 방향에 따라 상하로 움직이면서 실린더(2)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 실린더(2)의 압축실(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 냉매는 피스톤(10)의 가스통로(11)를 거쳐 헤드부의 가스통공(12)을 통과하면서 소정의 속도로 분출되면서 기류분출음에 해당하는 유동소음을 유발하게 되나, 이 유동소음은 상기 가스통공(12)이 도 4 및 도 5에서와 같이 단면적이 적은 복수 개의 군으로 형성됨에 따라 그만큼 냉매의 유동속도가 낮아져 도 7에서와 같이 동일 단면적일 경우 각각의 가스통공(12)을 단일하게 형성하는 것에 비해 기류 분출음이 저감되는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 일례에서는 제1 통공(12a)과 복수 개의 제2 통공(12b)을 각각 독립적으로 형성하는 것이었으나, 도 6에서와 같이 제1 통공(12a)과 복수 개의 제2 통공(12b)을 서로 연결하여 형성할 수도 있다. 이 경우 제2 통공(12b)은 제1 통공(12a)에 방사상 등간격으로 연결하여 마치 '꽃잎'처럼 형성하는 것이 냉매를 균일하게 통과시킬 수 있어 바람직하다. 또, 본 실시예는 동일 단면적일 경우 종래와 같이 각각의 가스통공(12)을 단일하게 형성하거나 또는 도 5에서와 같이 제1 통공(12a)과 제2 통공(12b)을 독립적으로 형성하는 것에 비해 도 7에서와 같이 기류 분출음이 더욱 저감되는 효과가 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조는, 실린더의 압축공간에 대해 일종의 토출포트를 이루는 가스통공을 복수 개의 군으로 형성함으로써, 동일한 단면적일 경우 가스통공을 지나는 냉매의 유동속도를 늦춰 기류 분출음 으로 인한 압축기 소음을 저감할 수 있다.

Claims

실린더의 내주면에 미끄러지게 삽입하고 그 내부에 가스통로를 형성하는 피스톤몸체와, 상기 피스톤몸체의 전방면에 형성하여 그 선단면에 흡입밸브를 개폐 가능하게 설치하며 그 내부에 상기한 가스통로와 연통하여 선단면으로 관통하도록 가스통공을 형성하는 피스톤헤드로 이루어진 왕복동식 압축기용 피스톤에서,

상기 가스통공은 적어도 한 개 이상의 제1 통공과 그 제1 공의 주변에 복수 개의 제2 통공을 각각 형성하여 이루어지고, 상기 제1 통공의 단면적을 상기 제2 통공의 단면적보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조.
제1항에 있어서,

상기 제1 통공과 제2 통공은 독립적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조.
제1항에 있어서,

상기 제1 통공과 제2 통공은 상호 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제1 통공은 피스톤헤드의 중앙을 중심으로 동일 원주상에 다수 개 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제2 통공은 각 제1 통공의 중앙을 중심으로 동일 원주상에 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조.
제1항에 있어서,

상기 각 제1 통공은 다수 개 형성하고, 각 제1 통공과 그 각각의 제1 통공을 둘러 싼 제2 통공들의 총 단면적이 이웃하는 다른 제1 통공과 제2 통공의 총 단면적과 동일하게 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기용 피스톤의 소음 저감 구조.
삭제