KR20070023152A - 다기통 회전압축기 - Google Patents

Abstract

각각 가스의 압축을 수행하기 위하여 상호 구획되도록 마련된 제1 및 제2압축실과, 제1 및 제2압축실의 토출구 측에 각각 설치되는 제1 및 제2머플러와, 소음 및 맥동을 감쇠시키도록 제2머플러의 내부에 수평으로 장착되며 압축가스가 통과할 수 있는 통공이 형성된 분리중간판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기통 회전압축기를 제공한다. 압축기의 토출소음 및 맥동이 현저하게 감소하는 효과가 있다. 공명기 역할을 하는 구조가 매우 단순하고 조립이 용이하므로 제조비용 및 조립공정이 거의 증가하지 않으면서 압축기의 소음 성능은 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

다기통 회전압축기{Multi-Cylinder Type Rotary Compressor}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다기통 회전압축기를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다기통 회전압축기의 제2머플러 측을 나타낸 부분 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10: 밀폐용기, 20: 전동기구부,

21: 회전축, 22: 고정자,

23: 회전자, 30: 압축기구부,

31: 제1압축실, 32: 제2압축실,

33: 제1실린더바디, 34: 제2실린더바디,

35: 구획판, 36: 제1축지지부재,

37: 제2축지지부재, 40: 제1압축장치,

50: 제2압축장치, 71: 제1머플러,

72: 제2머플러, 73: 분리중간판

74a: 제1통공 74b: 제2통공

75a: 제1파이프 75b: 제2파이프

76: 배출유로 77: 연통유로

본 발명은 다기통 회전압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제2머플러의 구조를 개선하여 압축기의 토출소음 및 맥동의 감쇠효과를 더욱 향상시킬 수 있도록 한 다기통 회전압축기에 관한 것이다.

일반적으로 하나의 압축실을 구비하는 회전압축기는 압축실 내부의 링 피스톤이 회전축의 중심에 대하여 편심된 상태에서 회전하기 때문에 압축동작이 이루어지는 과정에서 회전토크의 변동이 심하고 질량의 불균형에 따른 진동이 큰 문제가 있었다. 따라서, 이러한 문제를 해소하기 위해 상부와 하부에 각각 독립된 압축실을 마련하고, 각 압축실 내부의 링 피스톤이 상반된 위치를 유지하며 회전하도록 함으로써 회전토크의 변화 및 질량의 불균형을 최소화할 수 있게 한 것이 다기통 회전압축기이다.

일본 공개특허공보 특개2001-153079호(2001년 6월 5일 공개)에는 이러한 다기통 회전압축기의 일예가 개시되어 있다. 이 압축기는 내부에 제1압축실이 형성된 상부의 제1실린더바디와, 내부에 제2압축실이 형성되며 제1실린더바디의 하부에 설치되는 제2실린더바디와, 두 압축실 사이를 구획하기 위한 구획판을 구비한다. 또 이 압축기는 회전축이 회전을 할 때 각 압축실 내부에서 상호 반대위치를 유지하며 편심 회전하면서 압축동작을 수행하는 제1 및 제2링 피스톤을 구비하고, 각 압축실로의 가스 흡입을 위해 각 압축실 내부와 연통된 제1 및 제2흡입구를 구비한다.

따라서, 이러한 다기통 회전압축기는 전동요소의 회전이 이루어질 때 상호 구획되도록 마련된 상부의 제1압축실과 하부의 제2압축실에서 각각 압축동작이 이루어진다. 또한 이러한 종류의 다기통 회전압축기는 제1 및 제2압축실로부터 각각 토출되는 냉매가스의 토출소음 및 맥동을 감소시키기 위해 제1압축실 상측에 설치된 제1머플러와, 제2압축실 하측에 설치된 제2머플러를 구비하고 있는 경우가 많다.

또한 두 압축실을 이루는 상부의 제1실린더와 하부의 제2실린더 및 이들 두 실린더 사이에 개재되는 구획판에는 제1머플러의 내부와 제2머플러의 내부가 연통하도록 상하로 관통된 가스통로가 형성되어 있다. 그리고 상부의 제1머플러에는 제1압축실로부터 제1머플러 내부로 토출된 가스 및 제2머플러 내부로부터 가스통로를 거쳐 제1머플러 내부로 토출된 가스가 밀폐용기의 내부로 토출될 수 있도록 개방된 출구가 형성되어 있다.

다수의 다기통 회전압축기는 제1머플러와 제2머플러가 구비되어 있지만 토출가스의 맥동 소음과 밸브의 동작으로 발생하는 충격음이 여전히 충분한 정도로 저감되지 않는 문제점이 있다.

또한, 소음성능을 향상시키기 위하여 다기통 회전압축기의 내부에 헬름홀쯔 공명기를 구비하는 경우도 있는데 이러한 경우에는 제조비용이 증가하고 조립공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 조립이 용이하면서도 압축기의 토출소음 및 맥동을 현저히 저감할 수 있는 다기통 회전압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 다기통 회전압축기는, 각각 가스의 압축을 수행하기 위하여 상호 구획되도록 마련된 제1 및 제2압축실과, 상기 제1 및 제2압축실의 토출구 측에 각각 설치되는 제1 및 제2머플러와, 소음 및 맥동을 감쇠시키도록 상기 제2머플러의 내부에 수평으로 장착되며 압축가스가 통과할 수 있는 통공이 형성된 분리중간판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 분리중간판 상에 형성되는 상기 통공은 상기 제2압축실의 상기 토출구 측과 연통되도록 형성되는 제1통공과, 상기 제2머플러의 내부와 연통되면서 상기 제1머플러 측으로 형성되는 배출유로 측에 마련되는 제2통공 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1통공의 하측에는 제1 파이프가 결합되되 상기 제 2 머플러의 바닥면에 닿지 않도록 소정의 길이를 가지며 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2통공의 상측에는 제2파이프가 결합되되 일단부가 상기 배출유로 내부에 삽입되어 압축가스가 저항없이 통과하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 제1파이프와 상기 제2파이프는 상기 분리중간판과 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다기통 회전압축기를 나 타내는 단면도이며, 도 2는 압축기의 제2머플러 측을 확대하여 나타낸 부분 단면도이다.

본 발명은 복수의 압축실을 구비하는 왕복동식 압축기, 스크롤압축기, 리니어 압축기 등에도 적용할 수 있으나, 이하의 실시 예들은 본 발명이 냉매를 압축하는 다기통 회전압축기에 적용되는 경우를 예로 한다.

본 발명에 따른 다기통 회전압축기는 도 1에 도시한 바와 같다. 이 압축기는 회전력을 발생시키도록 밀폐용기(10)의 내측 상부에 설치되는 전동기구부(20)와, 밀폐용기(10)의 내측 하부에 설치되며 전동기구부(20)와 회전축(21)을 통해 연결되는 압축기구부(30)를 구비한다.

전동기구부(20)는 밀폐용기(10)의 내면에 고정되는 원통형의 고정자(22)와, 이 고정자(22)의 내부에 회전 가능하게 설치되며 그 중심부가 회전축(21)과 결합되는 회전자(23)를 포함한다.

압축기구부(30)는 도 1에 도시한 바와 같이, 내부에 원통형의 제1압축실(31)이 형성된 상부의 제1실린더바디(33), 내부에 원통형의 제2압축실(32)이 형성되며 제1실린더바디(33)의 하부에 설치되는 제2실린더바디(34), 냉매의 압축동작을 수행하도록 제1압축실(31)과 제2압축실(32)의 내부에 각각 설치된 제1 및 제2압축장치(40,50)를 구비한다. 전동기구부(20)로부터 연장되는 회전축(21)은 각 압축실(31,32) 내부의 압축장치들(40,50)을 동작시킬 수 있도록 제1 및 제2압축실(31,32)의 중심을 관통하는 형태로 설치된다.

또 압축기구부(30)는 상부의 제1압축실(31)과 하부의 제2압축실(32)을 구획 하기 위해 제1 및 제2실린더바디(33,34) 사이에 개재되는 구획판(35)과, 제1압축실(31)의 상측 개구와 제2압축실(32)의 하측 개구를 폐쇄함과 동시에 회전축(21)을 지지하도록 제1실린더바디(33)의 상부와 제2실린더바디(34)의 하부에 각각 장착되는 제1 및 제2축지지부재(36,37)를 포함한다.

각 압축실(31,32) 내부에 설치되는 제1 및 제2압축장치(40,50)는 각 압축실(31,32)의 회전축(21) 외면에 마련된 제1 및 제2편심부(41,51)와, 외면이 각 압축실(31,32)의 내면과 접하여 회전하도록 제1 및 제2편심부(41,51)의 외면에 각각 회전 가능하게 결합된 제1 및 제2링 피스톤(42,52)과, 각 링 피스톤(42,52)의 회전에 따라 각 압축실(31,32)의 반경방향으로 진퇴하면서 각 압축실(31,32)의 내부공간을 흡입 측과 토출 측으로 구획하는 제1베인(43)과 제2베인(미도시) 및 이들 베인을 각 링 피스톤(42,52) 쪽으로 가압하는 제1베인스프링(44)과 제2베인스프링(미도시)을 포함한다.

또 각 실린더바디(33,34)에는 각 압축실(31,32) 내부로 냉매가스가 유입되는 제1 및 제2흡입구(61,62)가 형성되고, 이들 흡입구(61,62)에는 제1 및 제2흡입관(63,64)이 각각 연결된다. 그리고 상부의 제1축지지부재(36)와 하부의 제2축지지부재(37)에는 가압된 냉매가스의 토출을 위해 각각 제1토출구(65)와 제2토출구(66)가 형성되고, 각 토출구(65,66)에는 제1 및 제2토출밸브(67,68)가 설치된다. 도 1에서 부호 13은 냉매흡입배관(11)에 설치되는 어큐뮬레이터, 12는 밀폐용기(10) 내부의 압축냉매를 외부로 안내하기 위한 토출배관을 나타낸 것이다.

이러한 다기통 회전압축기는 전동기구부(20)의 동작에 의해 제1 및 제2압축 실(31,32) 내부의 제1 및 제2편심부(41,51)가 회전을 할 때 제1 및 제2링 피스톤(42,52)이 각 압축실(31,32) 내에서 편심회전을 하면서 제1 및 제2흡입구(61,62) 쪽의 냉매를 내부로 흡입하여 제1 및 제2토출구(65,66) 쪽으로 가압 토출시킴으로써 냉매의 압축을 수행한다.

이와 같은 냉매의 압축동작이 이루어질 때 제1토출구(65)와 제2토출구(66)를 통하여 배출되는 압축가스는 토출소음과 맥동을 수반한다. 따라서 본 발명의 압축기는 이러한 토출소음과 맥동을 저감시키기 위해 제1축지지부재(36)의 상부와 제2축지지부재(37)의 하부를 각각 덮도록 설치된 컵 형상의 제1머플러(71)와 제2머플러(72)를 포함한다. 이러한 구성은 각 토출구(65,66)로부터 토출되는 가스의 소음 및 맥동이 각 머플러(71,72)의 내부공간(71a,72a,72b)에서 반사되는 소음 및 맥동과 상호 간섭되는 현상에 의하여 토출되는 가스의 소음과 맥동을 저감시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 제2머플러(72)의 내부에는 압축가스의 배출을 안내하면서 소음 및 맥동의 감쇠효과를 더욱 높일 수 있도록 디스크 형태의 분리중간판(73)이 수평으로 고정 설치된다. 분리중간판(73) 상에는 압축가스가 통과할 수 있도록 두 개의 통공(74a,74b)이 형성된다. 제1통공(74a)은 분리중간판(73)의 연통유로(76)측에 형성되며, 제2통공(74b)은 분리중간판(73)의 배출유로(77) 측에 형성된다. 이러한 분리중간판(73)에 의해 제2머플러(72) 내부의 공간은 하나의 공간에서 두 개의 공간(72a, 72b)으로 분리된다.

또한, 통공들(74a, 74b)에 의하여 압축가스가 좁은 곳을 통과하여야 하므로 어느 정도의 소음감소효과는 생긴다. 즉, 압축가스가 좁은 연통유로(76)를 통하여 제2머플러(72)의 내부로 유입되면, 제2머플러(72)의 상부공간(72a)에서 한 번 팽창되고, 다시 분리중간판(73)에 형성된 통공(74a, 74b)들을 통과하였다가 제2머플러(72)의 하부공간(72b)에서 팽창되기 때문에 헬름홀쯔의 공명기의 원리에 의하여 토출소음 및 맥동이 상당히 저감된다. 따라서, 통공(74a, 74b)만을 구비하고 후술할 파이프구조를 결합시키지 않더라도 본 발명의 범위 내의 발명이라는 것은 자명하다.

그러나, 본 발명에 따른 다기통 회전압축기에서는 소음감쇠 효과를 상승시키기 위하여 통공(74a, 74b)의 일측에 파이프(75a, 75b)를 결합시키고 있는데, 도 2를 참조하기로 한다. 즉, 제1통공(74a)의 하측과, 제2통공(74b)의 상측에 각각 제1파이프(75a)와 제2파이프(75b)를 결합시키고 있다. 이러한 헬름홀쯔 공명기는 가스가 지나가는 관의 단면적 차이가 크면서 이들이 반복될 수록 소음과 맥동이 서로 감쇠하여 저감되므로 이를 이용하여 소음 및 맥동을 더욱 효과적으로 저감하기 위한 구조이다. 이를 위해 각 파이프들(75a, 75b)의 지름은 그 길이보다 작도록 형성되며, 제1파이프(75a)의 단부는 제2머플러(72)의 바닥면에 닿지 않는 소정의 길이로 형성되고, 제2파이프(75b)는 일단부가 배출유로(77)에 삽입되도록 형성된다.

이러한 구성은 각 압축실(31,32)의 토출구들(65,66)로부터 압축가스가 토출될 때 제1머플러(71)와 제2머플러(72)의 내부공간(71a,72a,72b)에서 압축가스의 입사파와 반사파의 간섭작용을 유발하여 소음과 맥동을 저감시킬 뿐 아니라, 제1머플러(71)와 제2머플러(72)를 거친 압축가스가 제2머플러(72)의 내부에서 상부공간 (72a)에서 확장되었다가, 제1파이프(75a)를 통과하면서 압축되고, 다시 하부공간(72b)에서 확장되었다가 제2파이프(75b)를 통과하면서 압축되는 과정을 거쳐 토출소음과 맥동이 서로 상쇄하여 감쇠되는 효과가 더욱 높아지게 되는 것이다.

폭이 좁고 비교적 길이가 긴 제1 및 제2파이프(75a,75b)를 통해 배출됨으로써 소음과 맥동의 감쇠효과가 더욱 높아질 수 있게 한 것이다. 즉, 제1 및 제2파이프(75a,75b)가 음향필터로 작용하여 특정 주파수대역의 소음과 맥동을 현저히 감소시킬 수 있게 한 것이다. 이는 제2 머플러(72)만 구비하던 종래의 압축기 구조에 비하여 현저히 토출소음 및 맥동을 감쇠시키는 효과가 있다.

한편 이와 같은 소음 및 맥동 감쇠장치를 구성하면서 제1 및 제2파이프(75a,75b)의 지름을 너무 좁게 할 경우에는 압축가스의 유동손실이 커진다. 따라서 적절한 유로를 확보하기 위해서는 이들 제1 및 제2파이프(75a,75b)의 지름을 크게 한 상태에서 그 길이를 길게 하는 방식으로 음향저항을 조절함으로써 소음 및 맥동이 저감될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다기통 회전압축기는 제2 머플러의 내부에 헬름홀쯔 공명기의 역할을 하는 구조를 설치함으로써 압축기의 토출소음 및 맥동이 현저하게 감소하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 다기통 회전압축기는 이러한 공명기 역할을 하는 구조가 매우 단순하고 조립이 용이하므로 제조비용 및 조립공정이 거의 증가하지 않으면서 압축기의 소음 성능은 크게 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 각각 가스의 압축을 수행하기 위하여 상호 구획되도록 마련된 제1 및 제2압축실과, 상기 제1 및 제2압축실의 토출구 측에 각각 설치되는 제1 및 제2머플러와, 소음 및 맥동을 감쇠시키도록 상기 제2머플러의 내부에 수평으로 장착되며 압축가스가 통과할 수 있는 통공이 형성된 분리중간판을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기통 회전압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 분리중간판 상에 형성되는 상기 통공은 상기 제2압축실의 상기 토출구 측과 연통되도록 형성되는 제1통공과, 상기 제2머플러의 내부와 연통되면서 상기 제1머플러 측으로 형성되는 배출유로 측에 마련되는 제2통공 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다기통 회전압축기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1통공의 하측에는 제1 파이프가 결합되되 상기 제 2 머플러의 바닥면에 닿지 않도록 소정의 길이를 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는 다기통 회전압축기.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2통공의 상측에는 제2파이프가 결합되되 일단부가 상기 배출유로 내부에 삽입되어 압축가스가 저항없이 통과하도록 형성된 것을 특징으로 하는 다기통 회전압축기.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1파이프와 상기 제2파이프는 상기 분리중간판과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 다기통 회전압축기.

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