KR19990081340A - 로터리 압축기의 머플러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기의 머플러에 관한 것으로서, 특히 토출 냉매의 직진성을 향상시켜 결과적으로 압축기의 성능을 향상시킴과 동시에 토출 냉매에 의한 유동소음을 저감시키는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 머플러 내부의 압축냉매를 머플러 외부로 토출시키기 위한 머플러 포트를 구성함에 있어 상기 머플러포트는 머플러 내부의 토출 냉매가 모터 고정자와 회전자 사이의 에어-갭 방향으로 직접 도달될 수 있도록 복수의 소형 관통구를 에어-갭의 위치를 따라 머플러의 표면상에 배치하여 구성한 것이다.

Description

로터리 압축기의 머플러

본 발명은 로터리 압축기의 머플러에 관한 것으로서, 특히 토출 냉매의 직진성을 향상시켜 냉매가 모터 고정자와 회전자 사이의 에어갭으로 곧 바로 토출되게 하기 위한 머플러의 구조에 관한 것이다.

종래 로터리 압축기는 도 1 에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(1) 내에 압축기구부와 이를 구동하는 전동기구부로 구성된다.

전동기구부는 전원이 인가되면 자화되는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)와의 상호 유도작용을 통해 발생되는 유도기전력에 의해 회전하는 회전자(3)와, 상기 회전자(3)에 압입되어 회전자(3)의 회전에 따라 회전하는 크랭크축(4)으로 구성되며, 압축기구부는 상기 크랭크축(4)의 하부에 편심 축설되어 크랭크축(4)의 회전에 따라 일정한 편심궤적을 갖고 회전하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 롤러(5)와, 상기 롤러(5)의 작용공간이 되는 실린더(6)와, 상기 실린더(6)의 상, 하부에서 압축기구부를 지지하는 메인 베어링(7) 및 서브 베어링(8)과, 상기 실린더(6)내에서 압축된 냉매의 토출 통로를 이루기 위해 메인 베어링(7)에 형성되어 있는 토출포트(9)와, 상기 토출포트(9)의 상부에 형성되어 냉매의 토출을 개폐하는 토출밸브(10)와, 상기 토출밸브(10)의 높이를 제한하기 위해 토출밸브(10)의 상부에 위치하는 리테이너(11)와, 상기 토출밸브(10)를 통과한 냉매의 토출 소음을 저감하기 위해 메인 베어링(7)의 상부에 체결되어 있는 머플러(12)와, 상기 머플러(12)내에 머물던 냉매를 고정자(2)와 회전자(3) 사이의 에어-갭(air-gap)(13) 방향으로 토출시키기 위한 머플러포트(14)로 구성된다.

상기 머플러(12)는 도 2 와 같이 중간부에 구멍이 형성되어 있는 도너츠 형상으로, 그 내부 단면적에 수축과 팽창이 있도록 일부분을 오목하게 형성하게 되며, 중간부의 구멍으로 메인 베어링(7)이 삽입되고, 상부로부터 볼트로 메인 베어링(7)에 체결함으로써 메인 베어링(7)에 지지되며, 이에 의해 메인 베어링(7)의 상수면과 머플러(12)가 환형의 공간을 이루게 된다.

이때, 상기 머플러(12)에 형성되는 머플러포트(14)는 밀폐용기(1) 내부의 공명음을 최소화시키기 위해 축심에 대칭이 되게 180°로 배치된다.

이와 같이 구성된 상태에서 전원이 인가되어 크랭크축(4)이 회전하게 되면 상기 크랭크축(4)의 회전에 따라 롤러(5)가 일정한 편심괘적을 그리면서 실린더(6) 내주면을 따라 자전 및 공전하기 시작하고, 이에 따라 흡입력이 발생하여 냉매가 실린더(6) 내로 유입되며, 상기 롤러(5)가 일정각 이상으로 회전하게 되면 냉매의 압축이 시작되고, 상기 롤러(5)의 회전각이 200°근방에 왔을 때 냉매의 압력이 토출압과 같거나 커지게 되어 토출포트(9) 전방의 토출밸브(10)가 열리고, 압축된 냉매의 토출이 이루어지게 된다.

이때, 상기 토출포트(9)를 통해 토출된 냉매는 메인 베어링(7) 상부의 머플러(12)로 유입되고, 머플러(12) 내부의 형상에 따라 수축과 팽창을 하게 되며, 이 과정에서 그 음압 레벨이 감소되는 것이다. 즉, 유동 소음이 저감된다.

이후, 냉매는 상기 머플러(12)에 형성되어 있는 머플러포트(14)를 통해 고정자(2)와 회전자(3) 사이의 에어-갭(13) 방향으로 토출되어 상승하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 구조에서는 머플러포트를 통해 토출된 냉매가 그 전면에 위치한 밸런서, 고정자, 회전자 코일 등에 부딪히게 되며, 이에 따라 냉매가 에어-갭으로 직접 빠져나가지 못하고 주위의 부품들과 부딪히면서 소용돌이 효과를 발생시켜 유동 속도가 급격히 감소하게 된다.

여기서, 에어-갭은 고정자와 회전자 사이의 존재하는 0.5㎜ 이하의 작은 냉매 배출 통로로서, 회전자가 회전운동을 하기 때문에 머플러포트에서 나온 냉매가 바로 에어-갭 방향으로 전달되지 않으면 에어-갭을 통한 토출 냉매의 배출이 원활하지 못하게 된다.

또한, 회전자는 시스템 내에서 가장 온도가 높은 부분이므로 토출 냉매를 통한 냉각에 의해 시스템이 유지되는데, 토출 냉매가 직접적으로 회전자에 도달하지 못하면 회전자에서 발생되는 열을 원활히 냉각시키지 못하여 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 다수의 소형 관통구가 에어-갭을 따라 머플러의 표면상에 배치되어 있는 다공 머플러포트를 채용함으로써 토출 냉매의 직진성을 향상시켜 결과적으로 압축기의 성능을 향상시킴과 동시에 토출 냉매에 의한 유동소음을 저감시키는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 로터리 압축기의 구성도.

도 2 는 종래 로터리 압축기의 머플러 구성도.

도 3 은 본 발명에 의한 로터리 압축기의 머플러 구성도.

도 4 는 압축기 내부의 소음 위상을 나타낸 것으로서,

(가)는 종래 케이스내 소음 위상.

(나)는 본 발명에 의한 토출 냉매의 소음 위상.

도 5 는 본 발명 다른 실시예를 나타낸 예시도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 머플러 102 : 머플러포트

102a : 소형 관통구 103 : 토출포트

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 의한 로터리 압축기의 머플러 구성도로서, 머플러(101) 내부의 압축 냉매를 머플러(101) 외부로 토출시키기 위한 머플러포트(102)를 구성함에 있어 머플러(101) 내부의 압축 냉매를 고정자(도면상에 미도시)와 회전자(도면상에 미도시) 사이의 에어-갭 방향으로 직접 도달시키기 위해 복수의 소형 관통구(102a)를 에어-갭(도면상에 미도시) 위치를 따라 머플러(101) 표면상에 배치하여 구성하게 된다.

이때, 상기 머플러포트(102)는 토출포트(103)로부터 90°되는 위치로부터 일정한 각으로 펼쳐져 있는 제 1 머플러포트군(102')과, 상기 제 1 머플러포트군(102')으로부터 축심에 대칭이 되게 형성되어 있는 제 2 머플러포트군(102")으로 구성시키게 된다.

이와 같이 구성된 상태에서 토출포트(103)를 통해 압축 냉매가 머플러(101) 내로 유입되면 머플러(101) 내부의 형상에 따라 수축과 팽창을 하게 되므로 그 음압레벨이 감소하게 되어 유동소음이 저감되며, 이후 머플러포트(102)를 통해 머플러(101)를 빠져나와 고정자와 회전자 사이의 에어-갭을 통해 상승하게 된다.

이때, 머플러포트(102)에서 나온 토출 냉매를 에어-갭에 직접 도달시키기 위해 머플러포트(102)를 복수의 소형 관통구(102a) 무리로 구성하고, 그 위치를 에어-갭 방향을 따라 배치하게 된 것이다.

이에 따라, 상기 머플러포트(102)를 나온 토출 냉매가 에어-갭에 직접 도달할 수 있게 되어 토출 냉매가 다른 부품에 부딪히는 현상이 방지되고, 회전자의 열을 가장 효율적으로 냉각시킬 수 있게 된다.

이때, 소형 관통구(102a)의 면적을 토출포트(103) 면적의 1/2 이하가 되게 하고, 전체 소형 관통구(102a) 면적의 합은 종래 머플러포트(14)와 동등하거나 약간 큰 수준으로 구성하여 유로 손실에 의한 성능 저하가 최소가 되도록 한다.

또한, 상기 머플러포트(102)를 구성함에 있어 토출포트(103)로부터 90°되는 위치에 한 무리의 머플러포트군(102')을 설치하고, 상기한 무리(102')로부터 축심에 대칭이 되게 다른 무리(102")를 설치하게 되며, 그 이유는 압축기 케이스 내부의 공명현상을 방지하기 위한 것으로, 토출시의 압축기 내부에는 도 4 의 (가)와 같이 반원형으로 갈라져서 음압이 (+), (-)가 되는 공명주파수가 존재하게 되며, 이로 인해 압축기 외부로 강한 지향성을 갖는 공명음을 방사하는 소음원으로 작용하게 되는데, 도 4 의 (나)와 같이 머플러포트(102)의 배열을 축심에 대칭이 되도록 형성하게 되면 두개의 머플러포트(102)로부터 나오는 토출 냉매로 위상이 같은 (+), (+)음원을 만들어 (+), (-)가 되는 모드를 상쇄시킬 수 있기 때문에 소음 특성에 유리한 것이다.

도 5 는 본 발명에 의한 다른 실시예로서, 머플러포트(102)를 소형 관통구(102a)의 무리로 특정 부분에 집중적으로 배치한 경우이며, 이 경우는 기존의 머플러(16)와 유사한 소음 저감 특성을 가지면서 소형 관통구(102a)의 잇점이 있다.

즉, 소형 관통구(102a)는 일정 크기 이하가 되면 대형 출구에 비하여 출구단에서 바로 난류가 발생함으로 인해 유체 마찰 손실은 크지만 압력강하 손실이 작다. 따라서 전체적인 유동손실은 동일한 면적일 때 소형 출구를 여러개 형성하는 것이 대형 출구 하나를 갖는 것 보다 유리한 것이다.

이 경우에도 한 무리(102')와 다른 무리(102")는 축심에 대칭되게 형성한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 머플러포트를 통해 나온 토출냉매가 에어-갭에 직접 도달할 수 있게 되므로 다른 부품에 부딪히는 현상이 방지되어 유동손실이 줄어들고, 회전자의 열을 가장 효율적으로 냉각시킬 수 있어 모터의 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 머플러 내부의 압축냉매를 머플러 외부로 토출시키기 위한 머플러 포트를 구성함에 있어 상기 머플러포트는 머플러 내부의 토출 냉매가 모터 고정자와 회전자 사이의 에어-갭 방향으로 직접 도달될 수 있도록 복수의 소형 관통구를 에어-갭의 위치를 따라 머플러의 표면상에 배치하여 구성함을 특징으로 하는 로터리 압축기의 머플러.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 머플러포트는 토출포트로부터 90°되는 위치로부터 일정한 각으로 펼쳐진 제 1 머플러포트군과,

   상기 제 1 머플러포트군으로부터 축심에 대칭이 되게 형성되는 제 2 머플러포트군으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 머플러.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 머플러포트의 소형관통구 면적은 토출포트 면적의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 머플러.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 머플러포트를 구성함에 있어 복수의 소형 관통구 무리를 특정부분에 집중 배치하여 구성한 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 머플러.