KR20050068909A - 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치 - Google Patents

왕복동식 압축기의 진동 저감 장치 Download PDF

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치에 관한 것으로, 본 발명은 케이싱의 내부에 진동 가능하도록 탄력 지지하고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터를 구비하며 그 왕복동모터의 가동자에 피스톤을 결합하여 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하도록 구성하는 압축기본체와, 압축기본체의 토출측에 연결하여 케이싱의 내부에서 압축기본체의 진동을 감쇄하는 루프파이프와, 루프파이프의 끝단에 연결하여 케이싱에 관통 결합하는 가스토출관을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 압축기본체의 토출측에서 토출되는 냉매가스의 토출유로 중간에 밀봉하여 형성하는 흡진챔버와, 흡진챔버의 내부에 충진하여 진동체와 마찰되거나 또는 서로 마찰되면서 냉매가스의 토출시 발생하는 고주파 진동을 상쇄하는 다수 개의 미세입자로 구성함으로써, 토출밸브와 실린더 사이에서 발생하는 고주파 진동을 상기한 흡진챔버의 미세입자가 입자간 마찰이나 연통부재와의 마찰 등으로 상쇄시켜 압축기 외부로 누설되는 것을 차단하고 이를 통해 압축기의 진동 소음을 줄여 압축기의 신뢰성을 크게 높일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기의 진동 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING VIBRATION OF RECIPROCATING COMPRESSOR}
본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 냉매가스의 토출유로에 미세입자를 배치하여 압축기 진동을 감쇄시키고자 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치에 관한 것이다.
일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출하는 것으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도이다.
이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)에 고정하여 가동자(33)가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 상기한 프레임유니트(20)로 지지하는 압축유니트(40)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링유니트(50)를 포함하고 있다.
프레임유니트(20)는 압축유니트(40)를 지지하는 전방프레임(21)과, 전방프레임(21)에 결합하여 왕복동모터(30)의 전방측을 지지하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 결합하여 왕복동모터(30)의 후방측을 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.
왕복동모터(30)는 전방프레임(21)과 중간프레임(22) 사이에 설치하는 외측고정자(31)와, 외측고정자(31)와 일정 간격을 두고 결합하여 전방프레임(21)에 삽입 고정하는 내측고정자(32)와, 외측고정자(31)와 내측고정자(32) 사이에 설치하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어져 있다.
압축유니트(40)는 전방프레임(21)에 삽입하는 실린더(41)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(41)의 압축실(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(42)과, 피스톤(42)의 선단에 장착하여 그 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(43)와, 실린더(41)의 토출측에 장착하여 압축실(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(44)와, 토출밸브(44)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(45)과, 토출밸브(44)와 밸브스프링(45)을 수용하여 상기 실린더(41)의 토출측을 복개하고 상기한 가스토출관(DP)에 루프파이프(loop pipe)(LP)로 연결하는 토출커버(46)로 이루어져 있다.
토출커버(46)는 도 2에서와 같이 소정의 제1 토출실(S1)을 구비하는 내측커버(46A)와, 내측커버(46A)의 제1 토출실(S1)에 연통하는 제2 토출실(S2)을 구비하여 상기한 내측커버(46A)의 바깥쪽에 설치하는 외측커버(46B)로 이루어져 있다.
내측커버(46A)는 그 제1 토출실(S1)에 상기한 토출밸브(44)와 밸브지지스프링(45)을 수용하고, 측벽면과 바닥면에 수 개의 가스통공(46a)을 형성하고 있다.
외측커버(46B)는 그 제2 토출실(S2)에 상기한 내측커버(46A)를 수용하고, 일측 벽면에 상기한 가스토출관(DP)을 연통하는 루프파이프(LP)를 연결하고 있다.
공진스프링유니트(50)는 가동자(33)와 피스톤(42)의 연결부에 결합하는 스프링지지대(51)와, 스프링지지대(51)를 중심으로 그 전방측을 지지하는 전방측공진스프링(52)과, 스프링지지대(51)의 후방측을 지지하는 후방측공진스프링(53)으로 이루어져 있다.
상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.
즉, 왕복동모터(30)의 고정자(31)에 전원을 인가하면 그 왕복동모터(30)의 가동자(33)가 고정자(31)(32)의 플럭스 방향에 따라 직선 왕복운동을 하고, 이 가동자(33)에 결합한 피스톤(42)이 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 피스톤(42)의 흡입유로(F)를 통해 실린더(41)의 압축실(P)로 흡입하며, 이 냉매가스는 피스톤(42)이 전진운동을 할 때 압축되었다가 토출밸브(44)를 밀고 내측커버(46A)의 제1 토출실(S1)로 토출된다.
이후, 제1 토출실(S1)의 냉매가스는 가스통공(46a)을 통해 외측커버(46B)의 제2 토출실(S2)로 토출되었다가 다시 루프파이프(LP)와 가스토출관(DP)을 통해 냉동사이클장치로 토출되는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.
그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 토출밸브(44)가 실린더(41)의 선단면에 착탈되면서 고주파 진동을 발생하고 이 고주파 진동의 일부는 토출커버(46)와 가스토출관(DP)을 연결하는 루프파이프(LP)에 의해 상쇄되나, 나머지 고주파 진동은 상기 루프파이프(LP)에서 상쇄되지 못하고 가스토출관(DP)을 통해 케이싱(10)으로 전달되어 압축기의 진동소음을 가중시키는 원인이 되었다. 더욱이 토출커버(46)는 소음은 상쇄시키지만 케이싱(10)으로 전달되는 고주파 진동은 제거하지 못하는 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 토출밸브와 실린더 사이에서 발생하는 고주파 진동을 보다 효과적으로 상쇄할 수 있는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 케이싱의 내부에 진동 가능하도록 탄력 지지하고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터를 구비하며 그 왕복동모터의 가동자에 피스톤을 결합하여 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하도록 구성하는 압축기본체와, 압축기본체의 토출측에 연결하여 케이싱의 내부에서 압축기본체의 진동을 감쇄하는 루프파이프와, 루프파이프의 끝단에 연결하여 케이싱에 관통 결합하는 가스토출관을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서, 압축기본체의 토출측에서 토출되는 냉매가스의 토출유로 중간에 밀봉하여 형성하는 흡진챔버와, 흡진챔버의 내부에 충진하여 진동체와 마찰되거나 또는 서로 마찰되면서 냉매가스의 토출시 발생하는 고주파 진동을 상쇄하는 다수 개의 미세입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치를 제공한다.
이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 토출밸브 지지장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 토출커버를 분리하여 보인 사시도이며, 도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 진동감쇄현상을 보인 개략도이고, 도 6 내지 8은 본 발명 왕복동식 압축기의 각 변형예를 보인 단면도이다.
이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 가스흡입관(SP) 및 가스토출관(DP)을 연통 설치하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력적으로 설치하는 프레임유니트(20)와, 프레임유니트(20)의 전방프레임(21)과 중간프레임(22) 사이에 고정하는 외측고정자(31) 및 내측고정자(32) 그리고 두 고정자(31)(32) 사이에 배치하여 직선으로 왕복운동을 하는 가동자(33)로 이루어지는 왕복동모터(30)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 피스톤(120)을 결합하여 실린더(110)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 압축하도록 상기한 전방프레임(21)에 지지하는 압축유니트(100)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)를 운동방향으로 탄력 지지하여 공진운동을 유도하도록 중간프레임(22)과 후방프레임(23) 사이에 설치하는 공진스프링유니트(50)를 포함한다.
압축유니트(100)는 전방프레임(21)에 삽입하는 실린더(110)와, 왕복동모터(30)의 가동자(33)에 결합하여 실린더(110)의 압축실(P)에서 왕복운동을 하는 피스톤(120)과, 피스톤(120)의 선단에 장착하여 그 피스톤(120)의 흡입유로(F)를 개폐하면서 냉매가스의 흡입을 제한하는 흡입밸브(130)와, 실린더(110)의 토출측에 장착하여 압축실(P)을 개폐하면서 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브(140)와, 토출밸브(140)를 탄력적으로 지지하는 밸브스프링(150)과, 토출밸브(140)와 밸브스프링(150)을 수용하여 상기 실린더(110)의 토출측을 복개하고 상기한 가스토출관(DP)에 루프파이프(loop pipe)(LP)로 연결하는 토출커버(160)로 이루어진다.
토출커버(160)는 도 4에서와 같이 소정의 제1 토출실(S1)을 구비하는 내측커버(161)와, 내측커버(161)의 제1 토출실(S1)에 연통하는 제2 토출실(S2)을 구비하여 상기한 내측커버(161)의 바깥쪽에 설치하는 외측커버(162)로 이루어진다.
내측커버(161)는 그 제1 토출실(S1)에 상기한 토출밸브(140)와 밸브지지스프링(150)을 수용하고, 측벽면과 바닥면에 수 개의 가스통공(161a)을 형성한다.
외측커버(162)는 그 제2 토출실(S2)에 상기한 내측커버(161)를 수용하고, 일측 벽면에 상기한 가스토출관(DP)을 연통하는 루프파이프(LP)를 연결 설치한다.
또, 외측커버(162)는 도 4 및 도 5에서와 같이 제2 토출실(S2)과 분리 구획하는 격판(162a)을 설치하여 소정의 내부체적을 가지는 흡진챔버(162b)를 밀봉 형성하고, 흡진챔버(162b)의 내부에는 상기한 제2 토출실(S2)의 냉매가스를 루프파이프(LP)로 안내하는 가스안내관(162c)을 통과하도록 형성한다.
또, 외측커버(162)의 흡진챔버(162b)에는 작은 강구(鋼求)나 텅스텐카바이드(tungstencarbide) 또는 모래나 작은 플라스틱 등의 미세입자(170)를 가득 충진한다. 이 미세입자(170)는 상기한 가스안내관(162c)의 외주면을 감싸도록 충분한 양을 충진하는 것이 가스안내관(162c)과의 마찰면적을 증가시켜 진동을 흡수할 수 있도록 하는데 바람직하다.
한편, 흡진챔버(162b)는 도 6에서와 같이 외측커버(162)의 제2 토출실(S2) 전체를 이용할 수도 있다. 이 경우 가스통공(161a)은 내측커버(161)의 상반부에 한 개만 형성하고 이 가스통공(161a)에 가스안내관(161b)을 연결하여 외측커버(162)를 통과한 후 상기 루프파이프(LP)에 연결하는 것이 바람직하다.
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.
도면중 미설명 부호인 51은 스프링지지대, 52 및 53은 전방측 및 후방측 공진스프링이다.
상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기는 다음과 같은 작용 효과가 있다.
즉, 왕복동모터(30)의 고정자(31)에 전원을 인가하면 그 왕복동모터(30)의 가동자(33)가 피스톤(120)과 함께 고정자(31)(32)의 플럭스 방향에 따라 직선 왕복운동을 하고, 이 가동자(33)에 결합한 피스톤(120)이 실린더(110)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 흡입유로(F)를 통해 냉매가스를 실린더(110)의 압축실(P)로 흡입하여 압축하였다가 토출밸브(140)를 밀어내면서 내측커버(161)의 제1 토출실(S1)로 토출한다. 제1 토출실(S1)의 냉매가스는 내측커버(161)의 가스통공(161a)을 통해 외측커버(162)의 제2 토출실(S2)로 토출되었다가 다시 가스안내관(162c)을 통해 루프파이프(LP)와 가스토출관(DP)으로 전달되어 냉동사이클장치로 토출되는 일련의 과정을 반복한다.
여기서, 냉매가스가 토출될 때 토출밸브(140)가 실린더(110)와 이격되어 열렸다가 닫히면서 강한 충격에 의한 고주파 진동을 유발하고 이 고주파 진동은 내측커버(161)를 통해 외측커버(162)의 제2 토출실(S2)로 전달되었다가 가스안내관(162c)을 통해 역시 루프파이프(LP)로 전달되려고 하나, 가스안내관(162c)의 주변에는 흡진챔버(162b)를 채운 미세입자(170)들이 무수하게 존재함에 따라 이 미세입자(170)가 상기 가스안내관(162c)을 통과하는 고주파 진동에 의해 요동하면서 그 가스안내관(162c)과 마찰하거나 상호 입자들간에 마찰하면서 상기한 고주파 진동을 상쇄하게 된다. 이와 함께 내측커버(161)와 외측커버(162)에 구비한 제1 토출실(S1)과 제2 토출실(S2)을 통해서는 냉매가스의 토출시 발생하는 소음을 효과적으로 제거한다.
한편, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다.
즉, 전술한 일례에서는 흡진챔버(162b)를 토출커버(160), 보다 정확하게는 외측커버(162)에 별도로 형성하거나 또는 제2 토출실(S2)을 활용하는 것이었으나, 본 변형예는 도 7에서와 같이 루프파이프(LP)의 중간에 그 루프파이프(LP)를 감싸도록 흡진챔버(180)를 밀봉 형성하고 이 흡진챔버(180)에 상기한 미세입자(170)를 충진하여 루프파이프(LP)를 통과하는 고주파 진동을 중간에서 상쇄시켜 압축기 외부로 고주파 진동이 누설되는 것을 방지하는 것이다.
또, 도 8에서와 같이 흡진챔버(190)는 가스토출관(DP)과 케이싱(10)의 접합 부위에 형성할 수도 있다. 이 경우에도 루프파이프(LP)를 통해 가스토출관(DP)으로 전달되는 고주파 진동을 이 흡진챔버(190) 내부의 미세입자(170)가 가스토출관(DP)과의 마찰이나 입자간 마찰에 의해 상쇄시킴으로써 압축기의 진동소음을 현저하게 저감하는 것이다.
이렇게 하여, 토출밸브와 실린더 사이에서 발생하는 고주파 진동을 상쇄하여 이 고주파 진동이 토출커버와 루프파이프 그리고 가스토출관을 통해 압축기 외부로 전달되어 압축기 진동을 가중시키는 것을 미연에 방지할 수 있고 이를 통해 압축기의 신뢰성을 크게 높일 수 있다.
본 발명에 의한 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치는, 압축기본체의 토출측에서 토출되는 냉매가스의 토출유로 중간에 다수 개의 미세입자를 충진한 흡진챔버를 설치함으로써, 토출밸브와 실린더 사이에서 발생하는 고주파 진동을 상기한 흡진챔버의 미세입자가 입자간 마찰이나 연통부재와의 마찰 등으로 상쇄시켜 압축기 외부로 누설되는 것을 차단하고 이를 통해 압축기의 진동 소음을 줄여 압축기의 신뢰성을 크게 높일 수 있다.
도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,
도 2는 종래 왕복동식 압축기에서 토출커버를 분리하여 보인 사시도,
도 3은 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 단면도,
도 4는 본 발명 왕복동식 압축기에서 토출커버를 분리하여 보인 사시도,
도 5는 본 발명 왕복동식 압축기에서 진동감쇄현상을 보인 개략도,
도 6 내지 8은 본 발명 왕복동식 압축기의 각 변형예를 보인 단면도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 케이싱 20 : 프레임유니트
30 : 왕복동모터 50 : 공진스프링유니트
100 : 압축유니트 110 : 실린더
120 : 피스톤 130 : 흡입밸브
140 : 토출밸브 150 : 밸브스프링
160 : 토출커버 161 : 내측커버
161a : 가스통공 162 : 외측커버
162a : 격벽 162b : 흡진챔버
162c : 가스안내관 170 : 미세입자
180,190 : 흡진챔버 S1,S2 : 제1,제2 토출실
LP : 루프파이프 DP : 가스토출관

Claims (6)

  1. 케이싱의 내부에 진동 가능하도록 탄력 지지하고 가동자가 직선으로 왕복운동을 하는 왕복동모터를 구비하며 그 왕복동모터의 가동자에 피스톤을 결합하여 실린더에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입 압축하여 토출하도록 구성하는 압축기본체와, 압축기본체의 토출측에 연결하여 케이싱의 내부에서 압축기본체의 진동을 감쇄하는 루프파이프와, 루프파이프의 끝단에 연결하여 케이싱에 관통 결합하는 가스토출관을 포함한 왕복동식 압축기에 있어서,
    압축기본체의 토출측에서 토출되는 냉매가스의 토출유로 중간에 밀봉하여 형성하는 흡진챔버와, 흡진챔버의 내부에 충진하여 진동체와 마찰되거나 또는 서로 마찰되면서 냉매가스의 토출시 발생하는 고주파 진동을 상쇄하는 다수 개의 미세입자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    흡진챔버는 실린더의 선단면에 착탈하면서 냉매가스의 토출을 제한하는 토출밸브를 수용하고 상기 루프파이프를 연결하여 상기한 실린더의 선단측을 복개하는 토출커버에 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    흡진챔버는 토출밸브를 수용하는 토출실을 루프파이프와 연결하는 가스안내관이 통과하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    흡진챔버는 토출실과 분리 구획되는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    흡진챔버는 루프파이프의 외주면에 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    흡진챔버는 케이싱과 가스토출관의 접합 부위에 형성하는 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동 저감 장치.
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