KR20050017237A

KR20050017237A - 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치

Info

Publication number: KR20050017237A
Application number: KR1020030055504A
Authority: KR
Inventors: 노기원; 김형석; 김동한; 김병직; 김형진
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-02-22
Also published as: US20050053489A1; KR100524725B1; CN100342135C; JP2005061408A; JP4662741B2; DE102004037895B4; CN1580556A; DE102004037895A1; US7025575B2

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱의 내부에 탄력적으로 지지하여 설치하는 프레임유니트와, 프레임유니트에 고정자를 고정 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 왕복동모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 압축유니트와, 압축유니트의 가동자와 피스톤을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트와, 프레임유니트를 케이싱에 대해 탄력적으로 지지하는 지지스프링유니트와, 가스흡입관과 가스토출관 사이를 차단하여 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 고저압분리판을 포함하거나 또는 지지스프링의 기능을 가지도록 프레임유니트를 케이싱에 대해 탄력적으로 지지하는 동시에 가스흡입관과 가스토출관 사이를 차단하여 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 고저압분리판을 포함함으로써, 진동체의 진동이 케이싱으로 전달되는 것을 줄일 수 있고 이를 통해 압축기 소음을 저감할 수 있다. 또, 고저압분리판을 자체진동상쇄부재로 형성함에 따라 진동체의 진동을 더욱 효과적으로 줄일 수 있다. 또, 압축유니트의 토출공간 외에 더 넓은 토출공간을 연속으로 형성함에 따라 냉매가스의 맥동소음을 줄일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 소음 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING NOISE OF RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치에 관한 것으로, 특히 루프파이프를 제거하여 진동의 전달경로를 차단하고자 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치에 관한 것이다.

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

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 일정량의 윤활유를 채운 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 지지하여 가동자(33)가 상하로 왕복운동을 하도록 케이싱(10)의 내부에 고정하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)에 연결하여 프레임유니트(20)에 지지하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)와, 케이싱(10)의 저면과 상면에 고정하여 프레임유니트(20)를 포함한 진동체의 상하 양측을 탄력 지지하는 지지스프링유니트(60)를 구성하고 있다.

케이싱(10)은 상부캡(12) 중앙에 가스흡입관(SP)을 연통하고, 본체캡(11)의 하반부에 가스토출관(DP)을 연통하며, 압축유니트(40)의 토출측과 가스토출관(DP)을 루프파이프(RP)로 연결하고 있다.

프레임유니트(20)는 왕복동모터(30)의 일측과 압축유니트(40)를 함께 지지하는 제1 프레임(21)과, 제1 프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 타측을 지지하는 제2 프레임(22)과, 제2 프레임(22)에 결합하여 후술할 제2 공진스프링(53)을 지지하는 제3 프레임(23)으로 이루어져 있다.

왕복동모터(30)는 제1 프레임(21)과 제2 프레임(22) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(40)의 실린더(41)에 결합하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이의 공극(air gap)에 개재하여 압축유니트(40)의 피스톤(42)에 결합하고 그 피스톤(42)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.

압축유니트(40)는 제1 프레임(21)에 고정하는 실린더(41)와, 실린더(41)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상하로 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(44)로 이루어져 있다.

공진스프링유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(51)와, 스프링지지대(51)의 상하 양측에 배치하여 가동자(33)와 피스톤(42)을 탄력적으로 지지하도록 압축코일스프링으로 형성한 제1 공진스프링(52)과 제2 공진스프링(53)으로 이루어져 있다.

지지스프링유니트(60)는 케이싱(10)의 바닥면과 이에 대응하는 제1 프레임(21)의 저면 사이에 고정하는 제1 지지스프링(61)과, 케이싱(10)의 상측 저면과 이에 대응하는 제3 프레임(23)의 배면 사이에 고정하는 제2 지지스프링(62)으로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 13은 하부캡, P는 압축공간이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동모터(30)의 외측고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 상하로 움직이면서 공진스프링유니트(50)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 왕복동모터(30)의 가동자(33)와 이와 결합한 피스톤(42)이 상하로 직선 왕복운동을 하는 중에 진동이 발생하고, 이 진동은 프레임유니트(20)를 지지하고 있는 상하 양측의 제1 지지스프링(61) 및 제2 지지스프링(62)에 의해 감쇠되는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는, 진동체인 압축유니트(40)와 케이싱(10)에 고정한 가스토출관(DP)이 전술한 바와 같이 루프파이프(RP)에 의해 연결됨에 따라 압축유니트(40)의 진동이 케이싱910)에 전달되면서 압축기 소음을 유발하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 진동체에서 발생하는 진동이 케이싱으로 전달되는 것을 차단하여 소음을 줄일 수 있는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 가스흡입관과 가스토출관을 연통하는 케이싱과, 케이싱의 내부에 탄력적으로 지지하여 설치하는 프레임유니트와, 프레임유니트에 고정자를 고정 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 왕복동모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 압축유니트와, 압축유니트의 가동자와 피스톤을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트와, 프레임유니트를 케이싱에 대해 탄력적으로 지지하는 지지스프링유니트와, 가스흡입관과 가스토출관 사이를 차단하여 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 고저압분리판을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 제공한다.

또, 가스흡입관과 가스토출관을 연통하는 케이싱과, 케이싱의 내부에 탄력적으로 지지하여 설치하는 프레임유니트와, 프레임유니트에 고정자를 고정 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와, 왕복동모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 압축유니트와, 압축유니트의 가동자와 피스톤을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트와, 프레임유니트를 케이싱에 대해 탄력적으로 지지하는 동시에 가스흡입관과 가스토출관 사이를 차단하여 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 고저압분리판을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3은 도 2의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도이며, 도 4는 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 요부를 보인 종단면도이고, 도 5는 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 다른 실시예를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 왕복동식 압축기는, 일정량의 윤활유를 채운 케이싱(110)과, 케이싱(110)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임유니트(120)와, 프레임유니트(120)에 지지하여 가동자(133)가 상하로 왕복운동을 하도록 케이싱(110)의 내부에 고정하는 왕복동모터(130)와, 왕복동모터(130)의 가동자(133)에 피스톤(142)을 연결하여 함께 상하 왕복운동하면서 냉매가스를 압축하는 압축유니트(140)와, 왕복동모터(130)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(150)와, 케이싱(110)의 저면과 상면에 고정하되 상기 케이싱(110)의 바닥면에서 일정 높이에 위치하여 프레임유니트(120)를 포함한 진동체의 상하 양측을 탄력 지지하는 지지스프링유니트(160)와, 케이싱(110)의 내부를 고압부(H)와 저압부(L)로 구획하는 고저압분리판(170)으로 구성한다.

케이싱(110)은 본체캡(111)의 상단에 결합하고 그 중앙에 가스흡입관(SP)을 연통하는 상부캡(112)과, 본체캡(111)의 하단에 결합하고 그 측벽에 가스토출관(DP)을 연통하는 하부캡(113)으로 이루어진다.

프레임유니트(120)는 왕복동모터(130)의 일측과 압축유니트(140)를 함께 지지하는 제1 프레임(121)과, 제1 프레임(121)에 결합하여 왕복동모터(130)의 타측을 지지하는 제2 프레임(122)과, 제2 프레임(122)에 결합하여 후술할 제2 공진스프링(153)을 지지하는 제3 프레임(123)으로 이루어진다.

왕복동모터(130)는 제1 프레임(121)과 제2 프레임(122) 사이에 고정 설치하는 외측고정자(131)와, 외측고정자(131)의 내측에 일정 공극을 두고 압축유니트(140)의 실린더(141)에 결합하는 내측고정자(132)와, 외측고정자(131)와 내측고정자(132) 사이의 공극에 개재하여 압축유니트(140)의 피스톤(142)에 결합하고 그 피스톤(142)과 함께 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(133)로 이루어진다.

압축유니트(140)는 제1 프레임(121)에 고정하는 실린더(141)와, 실린더(141)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동모터(130)의 가동자(133)에 결합하여 상하로 왕복운동을 하는 피스톤(142)과, 피스톤(142)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는 흡입밸브(143)와, 실린더(141)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(144)로 이루어진다.

공진스프링유니트(150)는 가동자(133)와 피스톤(142)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(151)와, 스프링지지대(151)의 상하 양측에 배치하여 가동자(133)와 피스톤(142)을 탄력적으로 지지하도록 압축코일스프링으로 형성한 제1 공진스프링(152)과 제2 공진스프링(153)으로 이루어진다.

지지스프링유니트(160)는 하부캡(112)의 상면과 이에 대응하는 제1 프레임(21)의 저면 사이에 고정하는 제1 지지스프링(161)과, 상부캡(112)의 저면과 이에 대응하는 제3 프레임(123)의 상측면 사이에 고정하는 제2 지지스프링(162)으로 이루어진다.

고저압분리판(170)은 평면투영시 원판형으로 형성하되 주글주글하게 주름지도록 형성하여 그 외주면은 본체캡(111)의 하반부, 즉 가스흡입관(SP)과 가스토출관(DP)의 사이에 밀봉 고정하고, 내주면은 진동체(도면에서는, 압축유니트의 토출밸브조립체 외주면)에 밀봉 결합하여 이루어진다.

또, 고저압분리판(170)은 진동체의 진동에 따라 신축하면서 자체적으로 진동을 흡수하도록 메탈벨로우즈로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 고저압분리판(170)은 도 5에서와 같이 상기 지지스프링(160)을 제거하고도 진동체를 지지할 수 있도록 절두원추형으로 형성하여 상기한 진동체의 하단에 고정 결합할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 144a는 토출구멍, P는 압축공간, S는 토출공간이다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 왕복동모터(130)의 외측고정자(131)에 전원을 인가하면, 그 외측고정자(131)와 내측고정자(132) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(133)와 피스톤(142)이 함께 플럭스의 방향에 따라 상하로 움직이면서 공진스프링유니트(150)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(142)이 실린더(141)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 실린더(141)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출밸브조립체(144)의 토출공간(S)으로 토출시키며, 이 냉매가스는 토출공간(S)을 거쳐 케이싱(110)의 고압부(H)로 이동하였다가 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클장치의 응축기로 다시 토출되는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 프레임유니트(120)와 왕복동모터(130) 그리고 압축유니트(140)를 포함한 진동체의 상하 진동을 발생하나, 이 진동은 종래와 같이 진동체가 루프파이프(RP)를 통해 가스토출관(DP)과 직접 물리적으로 연결되지 않고 케이싱(110)의 고압부(H)와 같이 공간을 통해 연결됨에 따라 상기한 진동체의 진동이 케이싱(110)으로 전달되는 것을 최소화할 수 있고 이를 통해 압축기의 진동소음을 효과적으로 줄일 수 있다.

또, 진동체와 케이싱(110)을 연결하는 고저압분리판(170)이 자체진동감쇄효과를 가지는 메탈벨로우즈로 형성됨에 따라 진동체의 상하 진동을 상기한 고저압분리판(170)이 흡수할 수 있어 압축기의 진동소음을 더욱 효과적으로 줄일 수 있다.

또, 토출밸브조립체(144)의 외곽에 이 보다 더 넓은 고압부(H)를 형성함에 따라 냉매가스의 토출시 발생하는 맥동을 낮출 수 있고 이를 통해 압축기의 진동소음을 줄일 수 있다.

한편, 도 5에서와 같이 상기한 지지스프링(160)을 대신하여 고저압분리판(170)인 메탈벨로우즈로 상기한 진동체를 탄력적으로 지지할 경우에는 상기한 고저압분리판(170)을 이용하여 케이싱(110)의 내부를 고압부(H)와 저압부(L)로 구획하는 것은 물론 진동체의 상하 진동을 지지하는 지지스프링의 역할도 함께 할 수 있어 별도의 지지스프링에 대한 비용절감은 물론 이 지지스프링을 통해 전달되는 진동체의 상하 진동도 함께 제거할 수 있어 압축기의 진동 소음을 더욱 줄일 수 있다.

본 실시예에서는 입형 왕복동식 압축기를 예로 들어 소음 저감 효과를 살펴보았으나, 본 발명은 횡형 왕복동식 압축기의 경우에도 그 효과가 전술한 일례와 대동소이하다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치는, 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하여 압축유니트의 토출공간을 케이싱의 가스토출관 사이에 소정의 체적을 가지는 토출공간부로 형성함으로써, 진동체의 진동이 케이싱으로 전달되는 것을 줄일 수 있고 이를 통해 압축기 소음을 저감할 수 있다. 또, 고저압분리판을 자체진동상쇄부재로 형성함에 따라 진동체의 진동을 더욱 효과적으로 줄일 수 있다. 또, 압축유니트의 토출공간 외에 더 넓은 토출공간을 연속으로 형성함에 따라 냉매가스의 맥동소음을 줄일 수 있다.

도 1은 종래 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 2는 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도,

도 3은 도 2의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 4는 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 요부를 보인 종단면도,

도 5는 본 발명 입형 왕복동식 압축기의 다른 실시예를 보인 종단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 케이싱 120 : 프레임유니트

121,122 : 제1,제2 프레임 130 : 왕복동모터

140 : 압축유니트 144 : 토출밸브조립체

144a : 토출구멍 150 : 스프링유니트

160 : 지지스프링유니트 161 : 제1 지지스프링

162 : 제2 지지스프링 170 : 고저압분리판

H : 고압부 L : 저압부

P : 압축공간 S : 토출공간

DP : 가스토출관 SP : 가스흡입관

Claims

가스흡입관과 가스토출관을 연통하는 케이싱과,

케이싱의 내부에 탄력적으로 지지하여 설치하는 프레임유니트와,

프레임유니트에 고정자를 고정 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와,

왕복동모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 압축유니트와,

압축유니트의 가동자와 피스톤을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트와,

프레임유니트를 케이싱에 대해 탄력적으로 지지하는 지지스프링유니트와,

가스흡입관과 가스토출관 사이를 차단하여 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 고저압분리판을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
가스흡입관과 가스토출관을 연통하는 케이싱과,

케이싱의 내부에 탄력적으로 지지하여 설치하는 프레임유니트와,

프레임유니트에 고정자를 고정 설치하여 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터와,

왕복동모터의 가동자에 결합한 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하는 압축유니트와,

압축유니트의 가동자와 피스톤을 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트와,

프레임유니트를 케이싱에 대해 탄력적으로 지지하는 동시에 가스흡입관과 가스토출관 사이를 차단하여 케이싱의 내부를 고압부와 저압부로 구획하는 고저압분리판을 포함한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

고저압분리판은 방사상으로 다수 회 연속하여 주름진 메탈벨로우즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.
제2항에 있어서,

고저압분리판은 테이퍼진 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 소음 저감 장치.