KR20010111813A - 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축기에서 토출되는 압축 냉매의 토출 유로인 고압 토출 파이프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압 토출 파이프의 원호 부위에 질량부재(mass)을 설치하여 압축기의 소정 회전수에서 발생되는 고유 진동수를 회피하고 고압 토출 파이프에서의 흡진을 향상시킴으로써 고압 토출 파이프의 진동을 저감하고 신뢰성을 향상시킴과 동시에 압축기의 진동 소음까지도 저감시킬 수 있도록 한 왕복동 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 압축기 고압 토출 파이프로 전달되는 진동을 저감할 수 있는 요철형 흡진 스프링(25)을 적용하여 압축기의 소정 회전수(예를 들면, 3800rpm)운전에서 발생되는 고유 진동수를 회피하고 고압 토출 파이프에서의 흡진을 향상시킴으로써 고압 토출 파이프의 진동을 저감하고 신뢰성을 향상시킴과 동시에 압축기의 진동소음까지도 저감시킬 수 있도록 한 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 흡입관을 통하여 흡입된 냉매가 머플러를 지나 실린더 헤드 및 밸브장치를 통과한 후 실린더의 내부로 유입되고 크랭크 샤프트의 회전에 따른 피스톤의 직선 왕복운동에 의하여 압축되어 다시 밸브장치 및 실린더 헤드를 통해 토출 경로를 따라 외부로 토출되는 압축기에 있어서, 압축 냉매의 토출 유로인 고압 토출 파이프의 몸체 외주면에 소음 및 진동을 저감시키는 질량부재인 흡진 스프링을 결합하여 구성하되, 상기 흡진 스프링이 요철형인 구조로 된 것을 특징으로 한다.

Description

압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조{Damping configuration for hermetic compressor discharge pipe line}

본 발명은 압축기에서 토출되는 압축 냉매의 토출 유로인 고압 토출 파이프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압 토출 파이프의 흡진스프링의 구조를 개선하여 압축기의 소정 회전수에서 발생되는 고유 진동수를 회피하고 고압 토출 파이프에서의 흡진을 향상시킴으로써 고압 토출 파이프의 진동을 저감하고 신뢰성을 향상시킴과 동시에 압축기의 진동 소음까지도 저감시킬 수 있도록 한 왕복동 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조에 관한 것이다.

일반적으로, 밀폐형 압축기는 도 4에 도시된 바와 같이, 상ㆍ하부 용기(1,2)의 내부에 고정자(3)와 회전자(도시하지 않음)로 이루어지는 전동 기구부(5)와, 상기 회전자의 중앙에 압입 고정된 크랭크 샤프트(6)의 회전 동작에 의해 냉매를 흡입하여 압축시킨 후 토출시키는 압축 기구부(7)로 구성된다.

상기 압축 기구부(7)는 냉매의 흡입 공간을 이루는 실린더(8)가 일체로 형성된 실린더 블록(9)과, 상기 크랭크 샤프트(6)의 하단부에 결합되어 실린더(8)의 내부에서 직선 왕복 운동을 하는 피스톤(도시하지 않음)과, 상기 실린더(8)의 단부에 복개 고정되는 실린더 헤드(11)와, 상기 실린더(8)와 실린더 헤드(11)의 사이에 개재되어 냉매를 실린더(8)의 내부로 흡입함과 아울러 압축 냉매를 토출시키는 밸브장치(12)을 포함하고 있다.

또한, 상기 실린더 헤드(11)의 상부에는 소정의 형상을 갖는 흡입 머플러(13)가 고정자(3)와 밀착되는 형태로 세워져 고정되며, 상기 흡입 머플러(13)에는 하부 용기(2)를 관통하여 설치된 흡입관(14)이 연결 고정되어 있다.

상기와 같이 구성된 일반적인 밀폐형 압축기는 흡입관(14)을 통하여 흡입된냉매가 흡입 머플러(13)를 지나 실린더 헤드(11) 및 밸브장치(12)를 통과한 후 실린더(8)의 내부로 유입되는 흡입과정과, 크랭크 샤프트(6)의 회전에 따른 피스톤의 직선 왕복운동에 의하여 흡입 냉매가 압축되는 압축 과정과, 상기 실린더(8)의 내부에서 압축된 냉매가 다시 밸브장치(12) 및 실린더 헤드(11)를 통해 토출 경로를 따라 외부로 토출되는 토출과정을 반복하도록 되어 있다.

또한, 실린더 블록(9)의 하면 일측에 반구 형상의 토출 머플러(21)가 고정되어 있으며, 그 토출 머플러(21)는 실린더 헤드(11)의 토출 공간과 통하도록 연결되어 있다.

상기 토출 머플러(21)에는 고정자(3)를 둘러싸는 형태로 고압 토출 파이프(22)가 연결 고정되어 있고, 상기 고압 토출 파이프의 단부는 하부용기(2)에 관통되도록 연결 고정된 토출관(도시하지 않음)에 용접으로 고정되어 있다.

따라서, 실린더(8)의 내부에서 압축된 냉매는 실린더 헤드(11)의 토출 공간을 지나 토출 머플러(21)의 내부로 유입된 후, 고압 토출 파이프를 지나 토출관을 통해 밀폐형 압축기를 벗어나게 된다.

이 때 압축 냉매가 비교적 좁은 관의 고압 토출 파이프를 지나면서 진동을 발생시키게 되며, 그 진동은 진동 음파로 바뀌어져 특정 주파수의 주기적인 소음 및 진동으로 나타나게 되는 바, 그 소음 및 진동을 저감시키기 위하여 고압 토출 파이프의 외주면에 소정 길이만큼 원통형 흡진 스프링(24)을 결합하도록 구성되어 있다.

상기 원통형 흡진 스프링(24)은 고압 토출 파이프의 질량을 보강하여 자체의흡진 작용으로 진동 소음을 저감시키는 역할을 한다.

그런데, 상기와 같이 원통형 흡진 스프링(24)을 사용하였을 때, 특정 문제 주파수 대역의 진동 문제가 발생하였다면 이것을 개선할 수 있는 어떤 구체적인 방법도 존재하지 않는다. 단지 스프링의 선경, 내경, 피치등의 미세한 조정을 통하여 문제 주파수 대역의 변화를 관찰할 수 있다. 수많은 설계요인중 어떠한 것이 실제문제주파수의 진동 개선 효과로 나타날 수 있을 지를 예측할 수 없으며, 진동 최적설계는 그만큼 어려운 것이 된다.

기존의 고압 토출 파이프에 사용되어지는 원통형 흡진 스프링(24)은 일정 문제 주파수대역의 진동을 개선하기 위한 능동적인 진동저감 방법이 아니었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 압축기 고압 토출 파이프로 전달되는 진동을 저감할 수 있는 요철형 흡진 스프링(25)을 적용하여 압축기의 소정 회전수(예를 들면, 3800rpm)운전에서 발생되는 고유 진동수를 회피하고 고압 토출 파이프에서의 흡진을 향상시킴으로써 고압 토출 파이프의 진동을 저감하고 신뢰성을 향상시킴과 동시에 압축기의 진동소음까지도 저감시킬 수 있도록 한 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 흡입관을 통하여 흡입된 냉매가 흡입 머플러를 지나 실린더 헤드 및 밸브장치를 통과한 후 실린더의 내부로 유입되는 흡입과정과, 크랭크 샤프트의 회전에 따른 피스톤의 직선 왕복운동에 의하여 흡입 냉매가 압축되는 압축과정과, 상기 실린더의 내부에서 압축된 냉매가 다시 밸브장치 및 실린더 헤드를 통해 토출 경로를 따라 외부로 토출되는 토출과정을 반복하는 압축기에 있어서,

압축 냉매의 토출 유로인 고압 토출 파이프몸체 외주면에 소음 및 진동을 저감시키는 질량부재인 흡진 스프링을 결합하여 구성하되, 상기 흡진 스프링이 요철형인 구조로 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 고압 토출 파이프의 요철형 흡진 스프링,

도 2는 본 발명에 의한 진동 흡진기 원리도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 고압 토출 파이프의 확관된 형태의 스프링,

도 4는 일반적인 밀폐형 압축기의 내부 구성을 보인 단면도,

도 5는 일반적인 밀폐형 압축기의 고압 토출 파이프의 원통형 흡진 스프링.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

6 : 크랭크 샤프트 8 : 실린더

11 : 실린더 헤드 13 : 흡입 머플러

14 : 흡입관 21 : 토출 머플러

22 : 고압 토출 파이프 24 : 원통형 흡진 스프링

25 : 요철형 흡진 스프링

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 밀폐형 압축기의 내부 구성을 보인 단면도를 나타낸 것으로,

상기 도면에 도시된 바와 같이, 흡입관(14)을 통하여 흡입된 냉매가 흡입 머플러(13)를 지나 실린더 헤드(11) 및 밸브장치(12)를 통과한 후 실린더(8)의 내부로 유입되는 흡입과정과, 크랭크 샤프트(6)의 회전에 따른 피스톤의 직선 왕복운동에 의하여 흡입 냉매가 압축되는 압축 과정과, 상기 실린더(8)의 내부에서 압축된 냉매가 다시 밸브장치(12) 및 실린더 헤드(11)를 통해 토출 경로를 따라 외부로 토출되는 토출과정을 반복하도록 되어 있다.

상기 토출과정에서 실린더 블록(9)의 하면 일측에 반구 형상의 토출 머플러(21)가 고정되어 있으며, 그 토출 머플러(21)는 실린더 헤드(11)의 토출 공간과 통하도록 연결 설치되어 있다.

상기 토출 머플러(21)에는 고정자(3)를 둘러싸는 형태로 고압 토출파이프(22)가 연결 설치 되어 있고, 상기 고압 토출 파이프의 단부는 하부용기(2)에 관통되도록 연결 설치된 토출관에 용접으로 고정되어 있다.

따라서, 실린더(8)의 내부에서 압축된 냉매는 실린더 헤드(11)의 토출 공간을 지나 토출 머플러(21)의 내부로 유입된 후, 고압 토출 파이프를 지나 토출관을 통해 밀폐형 압축기를 벗어나게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 고압 토출 파이프의 요철형 흡진스프링을 나타낸 것으로,

상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 압축된 냉매의 토출 유로인 고압 토출 파이프(22)에 요철형 흡진 스프링(25)을 적용하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 진동 흡진기의 원리를 왕복동형 압축기 고압 토출 파이프의 흡진스프링에 적용한 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 진동 흡진기의 원리를 나타낸 것으로,

상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 진동 흡진기의 원리는 1차 질량 M에 전달되는 일정 주파수의 고유진동을 2차 질량 m이 흡수하는 구조로 되어 있다. 즉 m,k 진동계의 고유진동수(수학식1)을 가진인자(23)의 문제주파수(f)와 일치시키면 M은 전혀 진동하지 않는다.

= (1/2 ) (k = 진동계수, m = 2차 질량)

상기의 진동 흡진기의 원리를 요철형 흡진 스프링에 적용하였다.

즉, 감쇠가 없는 2차 유도 진동계에서 질량 M에 가진력이 가해졌을때 질량 m이 존재하지 않을 경우 질량 M은 가진인자(23)의 모든 진동을 받게 된다.

질량 m이 없을때 가진인자(23)의 가진력은 모두 질량 M의 가진요인으로 동작한다.

※ 질량 m이 없을때

가진인자(23) = 압축기의 맥동

M = 고압 토출 파이프 와 고압 토출 파이프 원통형 흡진 스프링

=> 압축기의 맥동은 고압 토출 파이프를 거쳐 그대로 압축기의 토출관으로 전달됨.

(고압 토출 파이프에 스프링이 밀착 조립되어 있으므로 하나의 질량으로 동작함)

질량 m이 있을때는 가진인력의 가전력은 질량 m이 모두 흡수하여 진동하고 질량 M에는 전달되지 않는다.

※ 질량 m이 있을때

가진인자(23) = 압축기의 맥동

M = 고압 토출 파이프

m = 고압 토출 파이프의 요철형 흡진 스프링

=> 압축기의 맥동은 고압 토출 파이프를 통해 질량 m을 진동시키고 실제 고압 토출 파이프는 진동하지 않으므로 압축기의 토출관으로는 전달되지 않음.

(고압 토출 파이프에 스프링이 헐겁게 조립되어 두개의 질량으로 별개 동작함)

압축기의 맥동은 모터의 회전에 의해 주기적으로 발생하며 이것은 압축기의 대부분 진동이 일정 문제 주파수를 갖게 하는 요인이 된다.

고압 토출 파이프의 진동 모드도 이러한 전원주파수의 배수에 해당하는 주파수에서 진동이 심하며, 몇가지의 특정문제주파수등이 발생하게 된다.

고압 토출 파이프의 특정문제주파수 대역이 과대 진동 발생하여 공진을 일으키고 있을 때 도 1에 도시된 바와 같이, 고압 토출 파이프의 요철코일부를 고압 토출 파이프보다 크게 만들면, 고압 토출 파이프의 흡진코일부는 고압 토출 파이프와는 별개의 진동을 하게된다.

흡진코일부의 외경과 선경을 조절하면 m과 k가 변화하며 이것으로 고압 토출 파이프의 문제주파수대역과 공진을 상쇄시킬 수 있다.

따라서, 특정문제주파수 대역에 맞춰 요철형 흡진 스프링의 질량과 강성의 요인이 되는 선경, 요철의 크기를 조절하면 요철형 흡진 스프링은 진동하지만 고압 토출 파이프는 진동하지 않게 설계할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조는, 압축 냉매의 토출 유로인 고압 토출 파이프에 요철형 흡진 스프링을 장착하면 고압 토출 파이프에서 발생하는 공진과 특정문제주파수 대역의 진동을 저감 개선할 수 있으며 궁극적으로 저진동 저소음 압축기에 기여할 수 있다.

Claims (3)

1. 흡입관을 통하여 흡입된 냉매가 흡입 머플러를 지나 실린더 헤드 및 밸브장치를 통과한 후 실린더의 내부로 유입되는 흡입과정과, 크랭크 샤프트의 회전에 따른 피스톤의 직선 왕복운동에 의하여 흡입 냉매가 압축되는 압축과정과, 상기 실린더의 내부에서 압축된 냉매가 다시 밸브장치 및 실린더 헤드를 통해 토출 경로를 따라 외부로 토출되는 토출과정을 반복하는 압축기에 있어서,

   압축 냉매의 토출 유로인 고압 토출 파이프(22)몸체 외주면에 설치되어 소음 및 진동을 저감시키는 질량부재인 흡진 스프링이 요철형인 것을 특징으로 하는 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 흡진 스프링의 외경과 선경을 조절하여 고압 토출 파이프의 문제주파수대역과 공진을 상쇄시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 흡진 스프링의 외경이 일정 부분 확관된 형태인 것을 포함하는 압축기 고압 토출 파이프의 흡진구조.