KR101718037B1

KR101718037B1 - 밀폐형 압축기

Info

Publication number: KR101718037B1
Application number: KR1020100138195A
Authority: KR
Inventors: 김진수; 하종훈; 이장우; 용민철; 이승목
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2017-03-20
Also published as: EP2472116B1; EP2472116A2; KR20120076164A; EP2472116A3; ES2551406T3

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것이다. 본 발명은 어큐뮬레이터에서 연결관을 지지하는 홀더와 상기 어큐뮬레이터를 압축기의 밀폐용기에 지지하는 브라켓이 서로 동일한 위치에서 각각 고정되는 동시에 상기 홀더와 브라켓이 어큐뮬레이터의 중간 높이에 배치됨으로써, 상기 압축기의 내부에서 발생되는 진동이 상기 어큐뮬레이터를 통과하면서 냉매관으로 가진되어 전달되는 것을 줄일 수 있고 이를 통해 압축기와 이를 포함한 실외기의 진동 소음을 낮출 수 있다.

Description

밀폐형 압축기{ENCLOSED COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 어큐뮬레이터로 인한 압축기 진동을 줄일 수 있는 밀폐형 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 압축기는 밀폐용기의 내부공간에 구동모터와 압축기구부가 함께 설치되는 구조이다. 상기 밀폐형 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 등으로 구분될 수 있다. 그리고 상기 밀폐형 압축기는 냉매를 흡입하는 방식 또는 압축된 냉매를 토출하는 방식에 따라 저압식과 고압식으로 구분될 수 있다. 즉, 저압식인 경우에는 흡입관이 밀폐용기의 내부공간에 연결되고 토출관이 압축기구부에 연결되어 밀폐용기의 내부공간이 저압인 흡입 냉매로 채워지는 반면, 고압식인 경우에는 흡입관이 압축기구부에 직접 연결되고 토출관이 밀폐용기의 내부공간에 연결되어 밀폐용기의 내부공간이 고압인 토출 냉매로 채워지게 된다. 고압식 밀폐형 압축기의 경우에는 증발기를 통과하여 압축기로 흡입되는 냉매가 가스냉매는 물론 증발되지 못하고 남은 액냉매가 섞여 흡입될 수 있으므로 통상 압축기의 흡입측에는 액냉매를 분리하여 증발시키기 위한 어큐뮬레이터가 설치되어 있다. 하지만, 어큐뮬레이터는 압축기의 밀폐용기 외부에서 냉매관으로 연결 설치됨에 따라 압축기 진동에 취약하게 되고 이에 따라 압축기 진동이 가진되면서 냉매관을 통해 실외기 전반에 전달되어 실외기 소음을 증폭시킬 수 있다.

도 1은 종래의 복식 로터리 압축기에 연결된 어큐뮬레이터를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 복식 로터리 압축기에서는 어큐뮬레이터(1)가 복수 개의 엘(L)자형 연결관(2)(3)과 브라켓(4)으로 압축기의 밀폐용기(5)에 연결되어 있다. 상기 연결관들(2)(3)은 어큐뮬레이터(1)의 하단에 용접 결합되고, 상기 브라켓(4)은 어큐뮬레이터(1)의 상단부에 용접 결합되어 있다.

그리고 상기 연결관들(2)(3)은 어큐뮬레이터(1)의 밀폐공간(5)을 이루는 하우징(6)에 소정의 깊이만큼 삽입되어 결합되고, 상기 브라켓(4)은 상기 하우징(6)의 외주면에 결합되어 있다.

그리고 상기 하우징(6)의 내주면에는 상기 연결관들(2)(3)을 지지하기 위한 홀더(7)가 결합되고, 상기 홀더(7)는 환형으로 형성되어 그 내주면에 상기 연결관들(2)(3)의 외주면이 밀착되어 지지되어 있다.

그리고 상기 홀더(7)는 상기 연결관들(2)(3)을 안정적으로 지지할 수 있도록 하우징(6)의 중간높이에 설치되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 밀폐형 압축기에 있어서는, 상기 어큐뮬레이터(1)를 압축기의 밀폐용기(5)에 지지하는 브라켓(4)과 상기 연결관들(2)(3)을 지지하는 홀더(7)가 소정의 간격(L1)만큼 이격되어 결합됨에 따라 상기 어큐뮬레이터(1)에 대한 지지강성(mount stiffness)가 약화되어 상기 어큐뮬레이터(1)에서의 진동이 증가하고, 이로 인해 상기 어큐뮬레이터(1)의 흡입측과 흡입관(8)이 결합되는 부위에 응력이 집중되어 상기 흡입관(8)이 심하게 진동하게 되면서 실외기 판넬이나 배관을 가진시켜 결국 실외기 전체의 진동 소음을 가중시키는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 압축기의 밀폐용기와 어큐뮬레이터를 지지하는 지지부재에 대한 지지강성을 높여 어큐뮬레이터의 진동을 줄이고 이를 통해 어큐뮬레이터에 연결되는 흡입관의 진동을 줄여 실외기의 진동 소음을 낮출 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 냉매를 압축하는 압축기구부; 상기 밀폐용기의 외부에 설치되고 밀폐된 내부공간이 구비되어 그 내부공간이 냉동사이클장치의 냉매관이 연결되는 어큐뮬레이터; 상기 어큐뮬레이터와 압축기구부를 연결하는 연결관; 상기 어큐뮬레이터의 내주면에 고정되어 상기 연결관을 지지하는 제1 지지부재; 및 상기 밀폐용기의 외주면과 상기 어큐뮬레이터의 외주면에 고정되는 제2 지지부재;을 포함하고, 상기 제1 지지부재와 제2 지지부재는 서로 중첩되는 높이에 배치되는 밀폐형 압축기가 제공된다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 상기 어큐뮬레이터에서 연결관을 지지하는 홀더와 상기 어큐뮬레이터를 압축기의 밀폐용기에 지지하는 브라켓이 서로 동일한 위치에서 각각 고정되는 동시에 상기 홀더와 브라켓이 어큐뮬레이터의 중간 높이에 배치됨으로써 상기 압축기의 내부에서 발생되는 진동이 상기 어큐뮬레이터를 통과하면서 냉매관으로 가진되어 전달되는 것을 줄일 수 있고 이를 통해 압축기와 이를 포함한 실외기의 진동 소음을 낮출 수 있다.

도 1은 종래의 복식 로터리 압축기에 연결된 어큐뮬레이터를 보인 종단면도,
도 2는 본 발명에 의한 어큐뮬레이터가 연결된 복식 로터리 압축기를 보인 종단면도,
도 3은 도 2의 'I-I'선 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 복식 로터리 압축기에 적용되는 어큐뮬레이터를 보인 종단면도,
도 5는 본 발명에 의한 밀폐형 압축기에서 홀더와 브라켓의 각 원주방향 중심선이 서로 일치하는 경우와, 일치하지 않는 경우에 대한 냉매관의 진동변화를 보인 그래프,
도 6은 본 발명에 의한 밀폐형 압축기에서 중심선의 위치에 따른 진동변화를 보인 그래프,
도 7 내지 도 10은 상기 압축기가 장착된 실외기의 진동소음 감쇄효과를 설명하기 위해 보인 그래프.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기를 첨부도면에 도시된 복식 로터리 압축기를 일실시예로 들어 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 어큐뮬레이터가 연결된 복식 로터리 압축기를 보인 종단면도이고, 도 3은 도 2의 'I-I'선 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 복식 로터리 압축기(10)는, 응축기, 팽창변, 그리고 증발기로 이어지는 폐루프의 냉동사이클의 일부를 이루도록 상기 증발기의 출구측에 흡입측이 연결되는 동시에 상기 응축기의 입구측에 토출측이 연결된다. 그리고 상기 증발기의 출구측과 압축기의 입구측 사이에는 상기 증발기에서 압축기로 전달되는 냉매에서 가스냉매와 액냉매를 분리할 수 있도록 어큐뮬레이터(20)가 연결된다.

상기 압축기(10)는 밀폐된 밀폐용기(11)의 내부공간 상측에 구동력을 발생하는 구동모터(12)가 설치되고, 상기 밀폐용기(11)의 내부공간 하측에는 상기 구동모터(12)에서 발생된 동력으로 냉매를 압축하는 제1 압축기구부(13)와 제2 압축기구부(14)가 설치된다.

상기 밀폐용기(11)은 그 내부공간이 상기 제1 압축기구부(13)와 제2 압축기구부(14)에서 토출되는 냉매 또는 상기 제1 압축기구부(13)에서 토출되는 냉매에 의해 토출압의 상태를 유지하고, 상기 밀폐용기(11)의 하반부 주면에는 제1 압축기구부(13)와 제2 압축기구부(14)의 사이로 냉매가 흡입되도록 복수 개의 흡입관(15)(16)이 각각 연결되며, 상기 밀폐용기(11)의 상단에는 제1 압축기구부(13)와 제2 압축기구부(14)에서 토출된 냉매가 냉동사이클의 응축기로 전달되도록 한 개의 토출관(17)이 연결된다.

상기 구동모터(12)는 상기 밀폐용기(100)의 내주면에 고정되는 고정자(121)와, 상기 고정자(121)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전자(122)와, 상기 회전자(122)에 열박음 되어 함께 회전을 하는 크랭크축(123)으로 이루어진다. 상기 구동모터(12)는 정속모터일 수도 있고 인버터모터일 수도 있다. 하지만, 비용을 고려하면 상기 구동모터(12)는 정속모터를 이용하면서도 상기 제1 압축기구부(13)와 제2 압축기구부(14) 중에서 어느 한 쪽 압축기구부를 필요시 공회전시켜 압축기의 운전모드를 가변할 수 있다.

상기 제1 압축기구부(13)는 제1 압축공간(V1)이 형성되는 제1 실린더(131)와, 상기 크랭크축(123)에 편심지게 결합되고 상기 제1 압축공간(V1)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제1 롤링피스톤(132)과, 상기 제1 실린더(131)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되어 그 일측의 실링면이 상기 제1 롤링피스톤(132)의 외주면에 접촉되고 상기 제1 압축공간(V1)을 제1 흡입실과 제1 토출실로 각각 구획하는 제1 베인(미도시)과, 상기 제1 베인(미도시)의 후방측을 탄력 지지하도록 압축스프링으로 된 베인스프링(미도시)을 포함한다.

상기 제2 압축기구부(14)는 상기 제1 압축공간(V1)과 분리되는 제2 압축공간(V2)이 형성되어 상기 제1 실린더(131)의 하측에 설치되는 제2 실린더(141)와, 상기 크랭크축(123)에 편심지게 결합되고 상기 제2 압축공간(V2)에서 선회하면서 냉매를 압축하는 제2 롤링피스톤(142)과, 상기 제2 실린더(141)에 반경방향으로 이동 가능하게 결합되고 상기 제2 롤링피스톤(142)의 외주면에 접촉되어 상기 제2 압축공간(V2)이 제2 흡입실과 제2 토출실로 각각 구획되거나 또는 상기 제2 롤링피스톤(142)의 외주면에서 이격되어 상기 제2 흡입실과 제2 토출실이 서로 연통되도록 하는 제2 베인(미도시)과, 상기 제2 베인(미도시)의 후방측을 탄력 지지하도록 압축스프링으로 된 베인스프링(미도시)을 포함한다.

여기서, 상기 제1 압축기구부(13)와 제2 압축기부(14)는 각각 제1 연결관(23)과 제2 연결관(24)을 통해 어큐뮬레이터(20)와 연결된다.

한편, 상기 제1 실린더(131)의 상측에는 상기 크랭크축(123)을 지지하는 상부베어링플레이트(이하,상부베어링)(151)가 복개되도록 설치되고, 상기 제2 실린더(141)의 하측에는 상기 크랭크축(123)을 지지하는 하부베어링플레이트(이하, 하부베어링)(152)가 복개되도록 설치되며, 상기 제1 실린더(131)의 하측과 제2 실린더(141)의 상측 사이에는 양측 베어링과 함께 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)을 형성하는 중간플레이트(153)가 설치된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 로터리 압축기에서 냉매가 각 압축공간에서 압축되는 과정은 다음과 같다.

즉, 상기 구동모터(12)의 고정자(121)에 전원을 인가하여 상기 회전자(122)가 회전하면, 상기 크랭크축(123)이 상기 회전자(122)와 함께 회전하면서 상기 구동모터(12)의 회전력을 상기 제1 압축기구부(13)와 제2 압축기구부(14)에 전달하고, 상기 제1 압축기구부(13)와 제2 압축기구부(14)에서는 각각 제1 롤링피스톤(132)과 제2 롤링피스톤(142)이 상기 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)에서 각각 편심 회전운동을 하면서 상기 제1 베인(미도시)과 제2 베인(미도시)과 함께 180°의 위상차를 가지는 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)을 형성하게 된다.

그러면, 상기 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)의 체적이 가변되면서 흡입력을 발생하게 되어 냉동사이클장치의 증발기로부터 냉매를 번갈아 흡입하게 된다. 이 흡입되는 냉매는 상기 제1 압축공간(V1)과 제2 압축공간(V2)으로 흡입되기 전에 상기 밀폐용기(11)의 외부에서 각 압축공간(V1)(V2)에 연결되도록 설치된 어큐뮬레이터(20)로 먼저 유입되고, 이 어큐뮬레이터(20)에서 가스냉매와 액냉매로 분리된 후에 가스냉매는 곧바로 각각의 압축공간(V1)(V2)으로 흡입되는 반면 액냉매는 어큐뮬레이터(20)에서 증발되어 가스냉매로 전환된 후 각 압축공간(V1)(V2)으로 흡입된다.

이때, 상기 구동모터(12)에서 회전력이 발생되는 과정 또는 냉매가 흡입되어 토출되는 과정에서 압축기 진동이 발생되고, 이 진동은 상기 제1 연결관(23)과 제2 연결관(24)을 통해 어큐뮬레이터(20)로 전달되어 그 어큐뮬레이터(20)에 연결된 냉매관을 따라 가진될 수 있었다. 따라서, 압축기의 내부에서 발생되는 진동이 어큐뮬레이터(20)에서 상쇄되거나 감쇄되도록 하기 위해서는 상기 어큐뮬레이터(20)를 지지하는 지지강성이 강화되어야 한다.

하지만, 종래에는 상기 어큐뮬레이터에 연결관을 고정하는 제1 지지부재인 홀더와 상기 어큐뮬레이터를 압축기에 고정시키는 제2 지지부재인 브라켓이 서로 중첩되지 않는 위치에 구비됨에 따라 지지강성이 분산되어 상기 어큐뮬레이터에 대한 전체적인 지지강성이 낮아지게 되고 이로 인해 어큐뮬레이터를 포함하는 압축기의 진동 소음이 증가되는 것이었다.

이에, 본 발명에서는 상기 홀더와 브라켓이 서로 중첩되는 높이, 더 바람직하게는 홀더의 원주방향 중심선과 브라켓의 원주방향 중심선이 서로 일치하도록 배치하는 동시에 그 중심선들이 어큐뮬레이터의 중간 높이, 즉 어큐뮬레이터의 상단에서 그 어큐뮬레이터의 전체 길이 대비 0.3~0.6 범위에 배치될 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 복식 로터리 압축기에 적용되는 어큐뮬레이터를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 어큐뮬레이터(20)는 하우징(21)에 밀폐된 내부공간이 구비되고, 상기 하우징(21)의 상측에는 증발기에서 냉매를 하우징(21)의 내부공간으로 안내하는 입구측 연결관(22)이 연결되며, 상기 하우징(21)의 하측에는 냉매를 각 압축기구부(13)(14)로 안내하는 복수 개의 출구측 연결관(23)(24)이 연결된다. 상기 복수 개의 출구측 연결관(23)(24)은 엘(L)자 모양으로 형성되어 그 상단이 상기 하우징(21)의 내부공간으로 소정의 높이만큼 삽입되고, 상기 출구측 연결관(23)(24)의 중간에서 홀더(25)에 의해 상기 하우징(21)에 지지된다. 그리고 상기 하우징(21)의 하단에는 복수 개의 출구측 연결관(23)(24)이 각각 삽입되도록 복수 개의 관통구멍(211)(212)이 형성되고, 상기 복수 개의 관통구멍(211)(212) 주변에는 상기 출구측 연결관(23)(24)을 지지하도록 소정의 높이만큼 지지부(213)(214)가 돌출되어 형성된다.

그리고 상기 하우징(21)의 외주면에는 어큐뮬레이터 전체를 압축기의 밀폐용기(11)에 연결하여 고정하기 위한 브라켓(26)이 고정 결합된다. 상기 브라켓(26)은 그 양단이 각각 압축기(10)의 밀폐용기(11) 외주면과 어큐뮬레이터(20)의 하우징(21) 외주면에 용접되어 결합될 수도 있고 별도의 체결부재(미도시)를 이용하여 클램핑 체결될 수도 있다.

여기서, 상기 홀더(25)와 브라켓(26)은 전술한 바와 같이 각각의 원주방향 중심선(CL)이 서로 중첩되는 동시에 상기 어큐뮬레이터(20)의 상단으로부터 중심선(CL)의 높이(H)가 어큐뮬레이터(20)의 중간높이, 즉 상기 어큐뮬레이터(20)의 상단에서 그 어큐뮬레이터(20)의 전체 길이(L2) 대비 0.3~0.6 범위에 배치될 수 있다.

통상, 압축기 또는 그 압축기가 채용된 실외기에서는 압축기의 운전주파수의 고조파 성분에 해당하는 주파수 영역에서 공진에 의한 높은 피크음(peak mode)이 발생하게 된다. 도 5에서는 압축기가 대략 48Hz의 운전주파수로 운전을 할 때 대략 192Hz에서 나타나는 피크음의 변화를 해석한 그래프이다. 이에 의하면, 종래와 같이 홀더(25)와 브라켓(26)이 일정 간격만큼 이격된 경우에는 배관 진동 가속도가 거의 20m/s² 에 육박하였지만 본 발명과 같이 홀더(25)와 브라켓(26)이 일치되는 경우에는 거의 6m/s² 로 67%가량 낮아지는 것을 알 수 있다.

또, 도 6에서는 상기 홀더의 중심선과 브라켓의 중심선을 일치시킨 상태에서 그 위치를 어큐뮬레이터의 상단을 대비하여 변화시키면서 진동변화을 해석한 그래프이다. 이에 의하면, 상기 중심선(CL)이 어큐뮬레이터(20)의 상단이나 하단으로 근접될수록 진동 가속도가 증가하는 반면 중앙에 근접될수록 배관 진동 가속도가 감소되는 것을 알 수 있다. 특히 상기 어큐뮬레이터(20)의 상단에서 그 어큐뮬레이터(20)의 전체 길이 대비 0.3~0.6 범위일 경우에는 배관 진동 가속도가 대략 10m/s² 보다 작아지게 되어 그만큼 압축기와 이를 포함한 실외기의 진동 소음이 감소될 수 있다.

또, 도 7 내지 도 10은 상기 압축기가 장착된 실외기의 진동소음 감쇄효과를 설명하기 위해 보인 그래프들이다. 도 7 및 도 8은 냉방조건에서의 전방측 및 하방측 진동소음 감쇄효과를 보인 것이고, 도 9 및 도 10은 난방조건에서의 전방측 및 하방측 진동소음 감쇄효과를 보인 것이다.

이들 그래프를 참조하면, 본 발명에서와 같이 어큐뮬레이터를 지지하는 브라켓과 연결관을 지지하는 홀더가 대략 동일한 위치에 배치되고 상기 브라켓과 홀더가 상기 범위(즉, 어큐뮬레이터의 길이 대비 0.3 ~ 0.6)에 설치된 압축기가 장착되는 실외기는 그렇지 않은 실외기에 비해 냉방운전과 난방운전 모두 전방측 진동소음과 하방측 진동소음이 감쇄되는 것을 알 수 있다.

이렇게, 상기 어큐뮬레이터에서 연결관을 지지하는 홀더와 상기 어큐뮬레이터를 압축기의 밀폐용기에 지지하는 브라켓이 서로 동일한 위치에서 각각 고정되는 동시에 상기 홀더와 브라켓이 어큐뮬레이터의 중간 높이에 배치됨으로써 상기 압축기의 내부에서 발생되는 진동이 상기 어큐뮬레이터를 통과하면서 냉매관으로 가진되어 전달되는 것을 줄일 수 있고 이를 통해 압축기와 이를 포함한 실외기의 진동 소음을 낮출 수 있다.

20 : 어큐뮬레이터 21 : 하우징
23,24 : 연결관 25 : 홀더
26 : 브라켓

Claims

밀폐용기;
상기 밀폐용기의 내부에 설치되어 냉매를 압축하는 압축기구부;
상기 밀폐용기의 외부에 설치되고 밀폐된 내부공간이 구비되어 그 내부공간이 냉동사이클장치의 냉매관이 연결되는 어큐뮬레이터;
상기 어큐뮬레이터와 압축기구부를 연결하는 연결관;
상기 어큐뮬레이터의 내주면에 고정되어 상기 연결관을 지지하는 제1 지지부재; 및
상기 밀폐용기의 외주면과 상기 어큐뮬레이터의 외주면에 고정되는 제2 지지부재;을 포함하고,
상기 제1 지지부재와 제2 지지부재는 서로 중첩되는 높이에 배치되며,
상기 제1 지지부재와 제2 지지부재가 중첩되는 높이의 중심선은 상기 어큐뮬레이터의 상단에서 그 어큐뮬레이터의 전체 길이 대비 0.3~0.6 범위에 배치되는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 지지부재와 제2 지지부재는 각각의 원주방향 중심선이 일치하도록 배치되는 밀폐형 압축기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 어큐뮬레이터는 상부하우징과 하부하우징이 결합되어 밀폐된 내부공간이 형성되고, 상기 상부하우징과 하부하우징이 연결되는 연결부가 상기 어큐뮬레이터의 상단에서 그 어큐뮬레이터의 전체 길이 대비 0.3~0.6 범위에 배치되는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 어큐뮬레이터의 하단에는 상기 연결관이 삽입되도록 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍의 주변에는 소정의 높이로 돌출되어 상기 연결관을 지지하도록 지지부가 형성되는 밀폐형 압축기.
제5항에 있어서,
상기 관통구멍은 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 관통구멍에 각각의 연결관이 삽입되어 고정되는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 제1 지지부재와 제2 지지부재가 중첩되는 높이의 중심선이 일치되는 경우,
운전주파수의 고조파 성분에 해당하는 주파수 영역에서 배관 진동 가속도가 감소되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 중심선이 상기 어큐뮬레이터 높이의 중앙에 위치될수록, 배관 진동 가속도는 감소하며,
상기 중심선이 상기 어큐뮬레이터 높이의 중앙에서 벗어나 위치될수록, 상기 배관 진동 가속도는 증가하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.