KR19990023160A - 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조에 관한 것으로, 본 발명은 실린더의 내부에서 압축된 압축가스가 토출포트를 통해 토출되는 과정에서, 토출포트의 측부에 토출포트와 연통되도록 다단으로 홀로 형성된 소음저감홀에 의해 특정 주파수 대역의 맥동 소음이 저감됨과 더불어 설정된 소음저감홀의 체적을 유지하게 되어 재팽창에 의한 손실을 감소시킴으로써 압축기의 체적 효율을 높이고 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조

본 발명은 밀폐형 회전식 압축기에 관한 것으로, 특히 냉매가스가 압축되어 토출되는 과정에서 발생되는 토출가스의 맥동음을 저감시킬 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조에 관한 것이다.

일반적으로 밀폐형 회전식 압축기는, 도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, 소정의 내부체적을 갖는 밀폐용기(1)의 내부에 설치되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 냉매가스를 압축하는 압축기구부로 구성된다.

상기 전동기구부는 밀폐용기(1)내벽에 결합되는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)의 내부에 삽입되어 회전하는 회전자(3)을 포함하여 구성된다.

상기 압축기구부는 상기 회전자(3)의 내경에 압입되고 하부에 편심부(4a)가 형성된 회전축(4)과, 상기 회전축의 편심부(4a)가 삽입되는 원통형의 압축 공간(P)을 구비하여 형성되어 상기 편심부(4a)를 감싸며 설치되는 실린더(8)와, 상기 회전축(4)에 삽입되어 실린더(8)의 상,하부에 각각 결합되어 볼트(7)에 의해 체결되는 상부베어링(5) 및 하부베어링(6)과, 상기 회전축(4)의 편심부(4a)에 삽입됨과 더불어 실린더 압축 공간(P)의 내주면을 접하면서 자전 및 공전하는 롤링피스톤(9)과, 상기 실린더(8)의 일측에 직선운동 가능하게 삽입되어 상기 롤링피스톤(9)의 외주면과 슬라이딩 접촉되면서 실린더 압축 공간(P)을 흡입실(a)과 압축실(b)로 분리하는 베인(10)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 베인(10)에 의해 압축실(b)을 이루는 실린더(8)의 일측에 압축된 냉매가스를 토출시키는 토출포트(8a)가 형성되고, 상기 상부베어링(5)의 일측에 상기 토출포트(8a)와 연통되게 토출공(5a)이 형성되어 있다.

상기 실린더(8)의 흡입실(a)에는 냉매가스가 실린더(8)내부로 유입되는 흡입구(8b)가 형성되고, 상기 흡입구(8b)는 밀폐용기(1)의 측부에 설치되는 어큐뮬레이터(11) 및 냉매유입관(12)에 의해 연결되어 있다.

상기 밀폐용기(1)의 저면에는 슬라이딩이 일어나는 부품에 공급되는 오일이 채워져 있고, 상기 밀폐용기(1)의 상부에는 압축된 냉매가스가 외부로 토출되는 토출관(14)이 설치되어 있다.

미설명 부호 15는 상부베어링의 상면에 결합되어 토출공을 개폐시키는 토출밸브이며, 미설명 부호 16은 토출밸브의 움직임을 한정,지지하는 리테이너이고, 미설명 부호 17은 소음기이며, 상기 소음기는 상부베어링이나 하부베어링에 결합되어 토출소음을 저감시키게 된다.

상기한 바와 같은 압축기는 인가되는 전류에 의해 회전자(3)가 회전하면서 회전축(4)을 회전시키게 되면, 회전축(4)의 회전에 의해 회전축의 편심부(4a)에 결합되어 있는 롤링피스톤(9)이 베인(10)과 접촉된 상태에서 실린더 압축 공간(P)에서 편심 회전하게 되고, 상기 롤링피스톤(9)의 편심 회전에 의한 실린더 압축 공간(P)의 체적변화로 저온저압의 냉매가스가 냉매유입관(12)과 흡입구(8b)를 통해 실린더(8)내부로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축되며 그 압축된 고온고압의 냉매가스는 토출포트(8a) 및 토출공(5a)을 통해 실린더(8) 외부로 토출되며, 토출된 냉매가스는 밀폐용기(1)의 상부에 설치된 토출관(14)을 통해 밀폐용기(1)외부로 토출된다.

한편, 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 압축기구부에서 냉매가스를 흡입하여 압축하고 토출시키는 과정에서, 높은 맥동소음을 발생시키게 되는데 이를 위한 종래 소음저감구조는 다음과 같다.

종래 밀페형 회전식 압축기의 소음저감구조는, 도 1b, 1c에 도시한 바와 같이, 실린더(8)의 압축실측에 형성되어 압축된 냉매가스가 토출되는 토출포트(8a)의 측부에 일정한 체적을 갖는 원통형의 소음저감방(8c)이 형성되어 이루어진다. 상기 소음저감방(8c)은 소정의 내경과 깊이를 갖도록 형성되며, 상기 토출포트(8a)와 연통되도록 형성되어 있다.

상기 구조는 실린더의 압축 공간 압축실(b)에서 압축된 냉매가스가 토출포트(8a)를 통해 상부베어링의 토출공(5a)을 통해 토출되는 과정에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 냉매가스가 소음저감방(8c)을 거쳐 토출됨에 의해 특정 주파수 대역의 소음을 상쇄시켜 맥동소음을 저감시키게 된다. 상기 특정 주파수 대역의 소음은 소음저감방의 체적 요소인 단면적과 깊이에 의해 설정된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 소음저감구조는 압축기구부의 조립과정이나 실린더(8)의 제작과정에서, 상기 토출포트(8a)와 소음저감방(8c)을 연통시키는 입구부분이 막히거나 비정상적으로 줄어들 경우 냉매가스가 소음저감방(8c)으로 유입되지 못하거나 입구가 작아 소음저감방(8c)의 역할을 제대로 하지 못하게 된다. 만일, 토출포트(8a)와 소음저감방(8c)을 연통시키는 입구부분의 크기를 크게하기 위하여 소음저감방(8c)의 내경을 크게할 경우 소음저감방(8c)의 크기가 크게 되고, 상기 소음저감방(8c)의 크기가 크게 되면 소음저감방(8c)을 거쳐 토출되는 냉매가스가 미쳐 토출되지 못하고 압축실(b)로 재유입되어 재팽창 손실을 증가시키게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 냉매가스의 재팽창 손실에 의한 성능저하를 방지함과 더불어 맥동소음을 최소화할 수 있도록 한 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조를 제공함에 있다.

도 1a는 일반적인 밀폐형 회전식 압축기를 도시한 종단면도,

도 1b는 상기 밀폐형 회전식 압축기의 횡단면도,

도 1c는 종래 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조를 도시한 단면도,

도 2는 종래 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조를 모델링하여 도시한 구성도,

도 3a는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조를 도시한 평면도,

도 3b는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조를 도시한 정단면도,

도 4는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조에서 소음저감홀의 변형예를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조의 소음저감홀과 토출포트의 겹침 상태 정도를 나타낸 평면도,

도 6은 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조에서 소음저감홀의 치수 상태를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조를 모델링하여 도시한 구성도,

도 8은 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조에서 토출포트와 소음저감홀의 겹침 치수에 따른 소음 발생 상태를 도시한 그래프,

도 9는 종래의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조에서 발생되는 소음 상태를 도시한 그래프,

도 10에서 12는 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조에서 소음저감홀의 치수에 따른 범위내에서, 설정된 값으로 실험을 통해 발생되는 소음 상태를 각각 도시한 그래프.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

8 : 실린더 8a : 토출포트

8b : 흡입구 8d : 제1홀

8e : 제2홀 8f : 제3홀

9 : 롤링피스톤 10 : 베인

a : 흡입실 b : 압축실

H : 소음저감홀 P : 압축 공간

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 내부에 롤링피스톤이 편심회전하는 압축 공간이 형성되고 상기 압축 공간의 내주면에 냉매가스가 유입되는 흡입구가 형성되며 그 측부에 압축된 냉매가스가 토출되는 토출포트가 형성되고 상기 흡입구와 토출포트사이에 상기 롤링피스톤에 탄성적으로 접촉되어 내부를 흡입실과 압축실로 나누는 베인이 결합되어 이루어진 실린더를 구비한 밀폐형 회전식 압축기에 있어서; 상기 토출포트와 연통되도록 토출포트의 측부에 직경이 다른 원통형 홀이 다단으로 이어진 형태의 소음저감홀이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조가 제공된다.

상기 소음저감홀은 상기 토출포트와 연통되도록 겹쳐지는 제1홀과, 상기 제1홀보다 내경이 작은 제2홀로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조가 제공된다.

상기 소음저감홀은 상기 토출포트와 연통되도록 겹쳐지는 제1홀과 상기 제1홀보다 내경이 작은 제2홀과, 상기 제2홀보다 내경이 작은 제3홀로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조가 제공된다.

상기 제1홀과 토출포트의 겹침 영역의 폭은 제1홀 지름의 0.1 ~ 0.2임을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조가 제공된다.

상기 제1홀의 내경(D)과 제2홀의 내경(d)과의 비(d/D)는 0.5≤d/D≤0.8 이고, 소음저감홀의 전체 깊이(P)와 제1홀의 깊이(P')의 비(P'/P)는 0.1≤P'/P≤0.5 임을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조가 제공된다.

상기 소음저감홀의 단과 단에 의해 형성되는 모서리 부분에는 모따기하여 경사면을 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조는, 도 3a, 3b에 도시한 바와 같이, 내부에 롤링피스톤(9)이 편심회전하는 압축 공간(P)이 형성되고, 상기 압축 공간(P)의 내주면에 냉매가스가 유입되는 흡입구(8b)가 형성되며, 그 측부에 압축된 냉매가스가 토출되는 토출포트(8a)가 형성되고, 상기 흡입구(8b)와 토출포트(8a)사이에 상기 롤링피스톤(9)에 탄성적으로 접촉되어 내부를 흡입실(a)과 압축실(b)로 나누는 베인(10)이 결합되어 이루어진 실린더(8)에서, 상기 토출포트(8a)와 연통되도록 토출포트(8a)의 측부에 위치하는 실린더(8)에 직경이 다른 원통형 홀이 다단으로 이어진 형태의 소음저감홀(H)이 형성되어 이루어진다.

상기 토출포트(8a)는 종래와 같이 실린더(8) 압축 공간(P)을 이루는 상면 모서리에 곡면홈을 이루도록 형성되며, 상기 소음저감홀(8d)은 실린더(8)의 상면에 형성된다.

상기 소음저감홀(H)은 상기 토출포트(8a)와 연통되도록 겹쳐지는 제1홀(8d)과, 상기 제1홀(8d)보다 내경이 작은 제2홀(8e)로 형성된다.

또한, 상기 소음저감홀(H)의 변형예로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 소음저감홀(H)은 상기 토출포트(8a)와 연통되도록 겹쳐지는 제1홀(8d)과 상기 제1홀(8d)보다 내경이 작은 제2홀(8e)과, 상기 제2홀(8e)보다 내경이 작은 제3홀(8f)로 형성된다.

상기 제1홀(8d)과 토출포트(8a)의 겹침 영역의 폭(C)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1홀(8d) 지름의 0.1 ~ 0.2의 범위에서 형성된다.

그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1홀(8d)의 내경(D)과 제2홀(8e)의 내경(d)의 비(d/D)가 0.5≤d/D≤0.8 이고, 소음저감홀(H)의 전체 깊이(P)와 제1홀(8d)의 깊이(P')의 비(P'/P)는 0.1≤P'/P≤0.5 범위에서 형성된다.

상기 소음저감홀(H)의 단과 단에 의해 형성되는 모서리 부분에는 모따기하여 경사면을 이루도록 형성됨이 바람직하다.

이하, 본 발명의 밀폐형 회전식 압축기 소음저감구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 실린더(8)의 내경(P)에는 회전축의 편심부(4a)에 삽입되는 롤링피스톤(9)이 삽입되며, 상기 실린더(8)의 상,하면에는 상,하부베어링(5,6)이 각각 결합된다. 상기 실린더(8)의 상면에 결합되는 상부베어링(5)에는 실린더(8)에 결합시 상기 토출포트(8a)와 연통되는 토출공(5a)이 형성되어 있다.

상기한 바와 같은 구조는 회전축(4)의 회전에 의해 회전축의 편심부(4a)에 결합되어 있는 롤링피스톤(9)이 베인(10)과 접촉된 상태에서 실린더(8)내부에서 편심 회전하게 되고, 상기 롤링피스톤(9)의 편심 회전에 의한 체적변화로 저온저압의 냉매가스가 흡입구(8b)를 통해 실린더(8)의 압축 공간(P)내부로 흡입되어 고온고압의 상태로 압축되며 압축된 고온고압의 냉매가스는 토출포트(8a) 및 상부베어링의 토출공(5a)을 통해 실린더(8) 외부로 토출되는 과정을 반복하게 된다.

상기 압축 공간(P)에서 압축된 냉매가스가 토출포트(8a) 및 토출공(5a)을 통해 토출되는 과정에서, 도 7에 도시한 바와 같이, 토출포트(8a)의 측부에 형성된 소음저감홀(H)로 거쳐 토출됨에 의해 특정 주파수 대역의 소음을 상쇄시켜 맥동소음을 저감시키게 된다.

본 발명은 소음저감홀(H)을 직경이 다른 홀을 다단으로 형성하게 되므로, 종래의 단일 내경 형태의 홀로 형성된 소음저감방(8c)과 동일한 체적과 깊이내에서 토출포트(8a)와 제1홀(8d)과의 연통된 단면적을 충분히 확보하게 되어 연통된 부분이 막히거나 크기가 작아 소음저감홀(H)의 역할을 제대로 하지 못하는 것을 방지하게 될 뿐만 아니라 기존의 소음저감홀(H)보다 작은 체적으로도 냉매가스의 유로 단면적을 변화시키게 되므로 효과적으로 맥동 소음을 저감시키게 되고, 또한 소음저감방(8c)에 유입된 냉매가스의 재팽창에 의한 손실을 방지하게 된다.

상기 소음저감홀(H)로 유입된 냉매가스는 직경이 점점 작아지는 제1홀(8d)과 제2홀(8e)로 유입되면서 맥동이 완화되며, 이때 단과 단에 의해 이루어지는 모서리 부분에 경사면이 형성되어 홀에서 다른 홀로 냉매가스의 유입이 원할하게 된다.

도 8은 동일 주파수 상태에서, 토출포트(8a)와 소음저감홀(H)이 연통되는 입구 단면적에 따른 소음저감 효과를 실험 분석하여 나타낸 그래프이다.

도 9는 종래의 구조에서 발생되는 소음 상태를 그래프로 도시한 것이다.

그리고, 도 10에서 12는 제1홀(8d)의 내경(D)과 제2홀(8e)의 내경(d)의 비(d/D)가 0.5≤d/D≤0.8 이고, 소음저감홀(H)의 전체 깊이(P)와 제1홀(8d)의 깊이(P')의 비(P'/P)가 0.1≤P'/P≤0.5인 범위내에서, 설정된 값으로 실험을 통해 발생되는 소음 상태를 그래프로 도시한 것이다. 이에 도시된 바와 같이, 주파수 대역 1.5KHz ~ 2.5KHz 범위에서 약 3 ~ 5dB의 소음저감 효과가 있음을 알수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조는 실린더의 내부에서 압축된 압축가스가 토출포트를 통해 토출되는 과정에서, 토출포트의 측부에 토출포트와 연통되도록 다단으로 홀로 형성된 소음저감홀에 의해 특정 주파수 대역의 맥동 소음이 저감됨과 더불어 설정된 소음저감홀의 체적을 유지하게 되어 재팽창에 의한 손실을 감소시키게 됨으로써 압축기의 체적 효율을 높이고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 내부에 롤링피스톤이 편심회전하는 압축 공간이 형성되고 상기 압축 공간의 내주면에 냉매가스가 유입되는 흡입구가 형성되며 그 측부에 압축된 냉매가스가 토출되는 토출포트가 형성되고 상기 흡입구와 토출포트사이에 상기 롤링피스톤에 탄성적으로 접촉되어 내부를 흡입실과 압축실로 나누는 베인이 결합되어 이루어진 실린더를 구비한 밀폐형 회전식 압축기에 있어서; 상기 토출포트와 연통되도록 토출포트의 측부에 직경이 다른 원통형 홀이 다단으로 이어진 형태의 소음저감홀이 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 소음저감홀은 상기 토출포트와 연통되도록 겹쳐지는 제1홀과, 상기 제1홀보다 내경이 작은 제2홀로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 소음저감홀은 상기 토출포트와 연통되도록 겹쳐지는 제1홀과 상기 제1홀보다 내경이 작은 제2홀과, 상기 제2홀보다 내경이 작은 제3홀로 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1홀과 토출포트의 겹침 영역의 폭은 제1홀 지름의 0.1 ~ 0.2임을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1홀의 내경(D)과 제2홀의 내경(d)의 비(d/D)는 0.5≤d/D≤0.8 이고, 소음저감홀의 전체 깊이(P)와 제1홀의 깊이(P')의 비(P'/P)는 0.1≤P'/P≤0.5 임을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조.
6. 제1항에 있어서, 상기 소음저감홀의 단과 단에 의해 형성되는 모서리 부분에는 모따기하여 경사면을 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 밀폐형 회전식 압축기의 소음저감구조.