KR20180116985A - 로터리 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 케이스; 상기 케이스의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축; 상기 케이스에 고정되고, 상기 회전축을 따라 상하부에 각각 설치되는 메인베어링과 서브베어링; 상기 메인베어링과 서브베어링의 사이에 설치되고, 흡입된 냉매가 압축되는 압축공간을 구비하는 실린더; 및 원통형의 판의 형상으로 상기 구동모터와 상기 메인베어링의 사이에 폐공간을 형성하도록 연장 형성되고, 상기 케이스의 내주면으로부터 일정 거리만큼 이격되게 설치되는 흡음부재를 포함하며, 상기 흡음부재에는, 일정한 간격으로 복수개의 홀이 형성되어, 압축된 냉매의 토출과정에서 발생하는 소음을 저감시킬 수 있는 압축기에 관한 것이다.

Description

로터리 압축기{ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은, 압축기 구동으로 발생하는 소음을 저감시킬 수 있는 흡음부재를 포함하는 로터리 압축기에 관한 것이다.

압축기는 냉장고나 에어컨과 같은 증기압축식 냉동사이클에 적용되는 것으로, 냉매를 압축실로 흡입하는 방식에 따라 간접 흡입 방식과 직접 흡입 방식으로 구분할 수 있다.

간접 흡입 방식은 냉동사이클을 순환하는 냉매가 압축기의 케이스 내부공간으로 유입된 후 압축실로 흡입되는 방식이고, 직접 흡입 방식은 간접 흡입 방식과 달리 냉매가 직접 압축실로 흡입되는 방식이다. 일반적으로 간접 흡입 방식은 저압식 압축기로, 직접 흡입 방식은 고압식 압축기로 지칭된다.

저압식 압축기는 냉매가 압축기의 케이스 내부공간으로 먼저 유입됨에 따라 액냉매나 오일이 압축기 케이스의 내부공간에서 걸러지므로 별도의 어큐뮬레이터가 구비되지 않는다. 이에 반해, 고압식 압축기는 압축실로 액냉매나 오일이 유입되는 것을 방지하기 위해 통상적으로 어큐뮬레이터가 압축실보다 흡입측에 구비되어 있게 된다.

또한, 압축기는 냉매를 압축하는 방식에 따라 회전식과 왕복동식으로 구분할 수 있다.

회전식 압축기는 롤링피스톤(이하 롤러라 한다.)이 실린더에서 회전이나 선회운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이고, 왕복동식 압축기는 롤링피스톤이 실린더에서 왕복 운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이다. 회전식 압축기로는, 전동부의 회전력을 이용하여 냉매를 압축하는 로터리 압축기가 있다.

최근에는 압축기가 점차 소형화되면서도 그 효율은 높일 수 있는 압축기에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있으며, 압축기의 구동으로 발생하는 소음을 줄일 수 있는 연구도 활발하게 이루어지고 있다.

특히, 압축기의 구동에서 발생하는 소음은, 소비자가 증기압축식 냉동사이클이 적용되는 제품을 선택함에 있어 주요한 인자이므로, 외부로 방출되는 소음을 줄이는 것은 압축기를 설계함에 있어서 중요한 사항이다.

로터리 압축기를 예로 들어 설명하면, 로터리 압축기는 외관을 형성하는 케이스의 내부에 구동모터 및 압축유닛이 설치되며, 냉매를 흡입하여 압축한 후 토출시키게 되는데, 압축유닛을 통해서 압축된 냉매가 토출되는 과정에서 큰 소음이나 진동이 발생하게 된다.

종래의 로터리 압축기는, 구동에 따라 발생하는 소음을 줄이기 위해, 케이스의 내부에 흡음재를 부착시키는 방법을 통해서, 구동시 발생하는 내부 소음을 소산시키는 방법을 주로 사용하였다(한국특허출원 제10-1999-0044801호). 다만, 이는 흡음재를 통해 압축기 내부에서 발생하는 소음을 흡수하여 외부로 방출되는 소음을 줄이는 것에 불과하여 그 한계가 있으며, 특히, 공진주파수에 해당하는 소음을 제거하지 못해 진동이 발생하는 등의 문제가 있다.

이에 따라, 압축기의 구동과정에서 발생하는 소음을 전체적으로 소산시키면서도, 압축기의 구동에서 발생하는 공명주파수에 해당하는 소음을 제거할 수 있는 구조를 가지는 압축기에 대한 필요성이 있다.

본 발명의 일 목적은, 압축기의 내부에서 발생하는 소음을 흡수하여, 외부로 방출되는 소음을 줄일 수 있는 구조의 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 압축된 냉매의 토출과정에서 발생하는 압축기의 공진주파수에 해당하는 소음을 흡수함으로써, 압축기의 구동과정에서 생길 수 있는 공명 현상의 발생을 제한하는 압축기의 구조를 제안하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 로터리 압축기는, 케이스, 케이스의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동모터, 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축, 회전축을 따라 상하부에 각각 설치되는 메인베어링과 서브베어링, 냉매가 압축되는 압축공간을 구비하는 실린더, 및 원통형의 판의 형상으로 상기 구동모터와 상기 메인베어링의 사이에 폐공간을 형성하도록 연장 형성되고, 상기 케이스의 내주면으로부터 일정 거리만큼 이격되게 설치되는 흡음부재를 포함하여, 압축된 냉매의 토출과정에서 발생하는 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 상기 흡음부재는, 상기 구동모터의 하면과 상기 메인베어링의 상면에 각각 고정 설치되거나, 상기 구동모터의 하부로부터 연장되어, 상기 실린더에 결합되도록, 상기 케이스가 연장된 방향을 따라 형성될 수 있을 것이다.

본 발명과 관련된 일 실시예에 따르면, 흡음부재에는, 특정주파수에 해당하는 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록, 일정한 간격으로 복수개의 홀들이 형성될 수 있다. 흡음부재은 일정한 다공률을 가지도록 복수개의 홀이 형성되어 압축된 냉매의 토출과정에서 발생하는 소음 중 특정주파수에 해당하는 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과를 가지게 된다.

흡음부재에 형성되는 각 홀들은 원형 또는 사각형의 형상으로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성에 따른 로터리 압축기는, 중간쉘의 안쪽에 설치되는 흡음부재가 구동모터의 하부와 메인베어링 상부에 폐쇄공간을 형성함으로써, 압축기 내부에서 발생하는 소음을 흡수해 방출되는 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

또한, 흡음부재에는 설정된 다공률을 가지도록 복수개의 홀을 형성시킴으로써, 특정 주파수에 해당하는 소음을 흡수할 수 있으며, 특히, 압축기의 공명주파수에 해당하는 주파수의 소음을 흡수함으로써, 해당 주파수에서 발생하는 내부공명음, 진동을 줄일 수 있어, 압축기에 작용하는 피로도를 감소시킴으로써, 내구성의 향상에 기여할 수 있게 된다.

또한, 흡음부재에는 복수개의 홀을 형성시킴으로써 설정되는 다공률을 압축기의 구동과정에서 발생하는 공명주파수에 해당하는 소음의 커버가 가능하도록, 목적주파수는 압축기의 직경에 따라 결정되는 공명주파수를 포함하도록 여유치를 두도록 설정함으로써, 공명주파수와 비슷한 주파수를 가지는 소음까지도 저감시킬 수 있을 것이다.

도 1은, 로터리 압축기의 내부의 모습을 나타내는 단면도.
도 2는, 도 1의 로터리 압축기의 내부 모습의 확대도.
도 3은, 흡음부재의 결합모습을 나타내는 분해도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 사시도.
도 5은, 흡음부재의 모습을 나타내는 사시도.
도 6a은, 흡음부재에 형성되는 복수개의 홀의 구성을 나타내는 개념도.
도 6b는, 중간쉘과 흡음부재의 위치 관계를 나타내는 개념도.
도 7은 압축기의 케이스 내경과 흡음부재의 다공률의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은, 흡음률에 따라 저감되는 소음의 관계를 나타내는 그래프.
도 9는, 압축기에서 발생하는 공진주파수에 해당하는 소음이 저감되는 모습을 나타내는 그래프.

이하, 본 발명에 관련된 압축기에 대해, 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 일반적인 압축기에 모두 적용 가능한 것이나, 편의상 본 명세서에서는 로터리 압축기를 그 예로 들어 설명하도록 한다.

도 1은, 본 발명에 따르는 로터리 압축기(100)의 내부의 모습을 나타내는 단면도이다.

로터리 압축기(100)는, 케이스(110), 구동모터(120) 및 압축유닛(130)을 포함한다.

케이스(110)는 외관을 형성하는 것으로, 일 방향을 따라 연장되는 원통형의 형상으로 이루어지며, 회전축(123)의 연장 방향을 따라 형성될 수 있다.

케이스(110)의 내부에는 흡입된 냉매가 압축된 후 토출되도록, 압축공간(V)을 형성하는 실린더(133)가 설치된다.

케이스(110)는 상부쉘(110a), 중간쉘(110b) 및 하부쉘(110c)로 이루어진다. 중간쉘(110b)의 내측면에는 구동모터(120)와 압축유닛(130)이 고정 설치될 수 있으며, 중간쉘(110b)의 상부와 하부에는 각각 상부쉘(110a) 및 하부쉘(110c)이 위치되어 내부에 위치되는 구성 요소들의 외부 노출을 제한하게 된다.

압축유닛(130)은 냉매를 압축하여 토출시키는 역할을 하는 것으로, 롤러(134), 베인(135), 실린더(133), 메인베어링(131) 및 서브베어링(132)을 포함한다.

구동모터(120)는 압축유닛(130)의 상부에 위치되고, 냉매를 압축하기 위한 동력을 제공 역할을 한다. 구동모터(120)는 고정자(121), 회전자(122) 및 회전축(123)을 포함한다.

고정자(121)는 케이스(110)의 내부에 고정되도록 설치되며, 원통형의 케이스(110)의 내주면에 열박음의 방법으로 장착될 수 있다. 또한, 고정자(121)는 중간쉘(110b)의 내주면에 고정 설치되도록 위치될 수 있다.

회전자(122)는 고정자(121)와 이격 배치되며, 고정자(121)의 내측에 배치될 수 있다. 고정자(121)에 전원이 인가되면, 고정자(121)와 회전자(122)의 사이에 형성된 자기장에 따라 발생하는 힘에 의해 회전자(122)가 회전되며, 회전자(122)의 중심을 관통하는 회전축(123)에 회전력을 전달하게 된다.

중간쉘(110b)의 일 측에는 흡입포트(133a)가 설치되고, 상부쉘(110a)의 일 측에는 토출배관(114)이 설치되어 케이스(110)의 내부로부터 압축된 냉매의 유출이 이루어지게 된다.

흡입포트(133a)는 냉동사이클을 형성하는 증발기(미도시)로부터 흡입배관(113)과 케이스(110)를 연통시키고, 토출구(미도시)는 응축기(미도시)로부터 토출배관(114)과 케이스(110)를 연통시키게 된다.

케이스(110)의 내부에 설치되는 압축유닛(130)은, 흡입된 냉매를 압축시킨 후 토출하게 된다. 로터리 압축기(100)를 구동하게 되면, 압축유닛(130)을 통해 압축된 냉매가 토출되는 과정에서, 중간쉘(110b)을 가진시켜 특정 주파수에서 공명 소음이 발생하게 된다.

이에, 본 발명에 따르는 로터리 압축기(100)는, 케이스(110)의 내부에 설치되는 흡음부재(140)를 포함한다. 흡음부재(140)는 일정한 두께를 가지는 원통형의 판재로 이루어지며, 일정한 폐공간(141)을 형성하게 된다.

흡음부재(140)를 통해서, 압축된 냉매의 토출과정에서 발생하는 소음을 저감시킬 수 있으며, 특히, 흡음부재(140)에 형성된 복수개의 홀(140a)을 통해서 압축된 냉매의 토출과정에서 발생하는 공명주파수에 해당하는 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

도 2는, 도 1의 로터리 압축기(100)의 A를 확대한 도면으로, 케이스(110)의 내부에 설치되는 흡음부재(140)의 모습을 나타낸다.

실린더(133)의 내부에는, 회전축(123)을 중심으로 회전하며 실린더(133)의 내주면(133a)과 접하면서 압축공간(V)을 형성하는 롤러(134)가 설치된다. 롤러(134)는 회전축(123)에 형성되는 편심부(미도시)에 설치되며, 롤러(134)는 실린더(133)의 내주면 사이에 하나의 접촉점(P)을 형성하며 회전하게 된다.

또한, 실린더(133)의 일 측에는 베인(135)이 설치된다. 베인(135)은 압축공간(V)으로 돌출되며, 롤러(134)의 외주면과 접해 실린더(133) 내부의 압축공간(V)을 각각 흡입실(미도시)과 압축실(미도시)로 구획하는 역할을 한다. 베인(135)은 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 각 베인(135)은 롤러(134)의 내부에 위치되어 서로 대칭되도록 이루어질 수 있다.

흡입포트(133a)를 통해 압축공간(V)으로 유입되는 냉매는, 압축된 후, 메인베어링(131)과 서브베어링(132)에 각각 형성되는 토출홀(143, 144) 따라 토출되게 된다. 토출된 냉매는, 구동모터(120)를 지나 상측으로 이동하며, 토출배관(114)를 통해 외부로 배출되게 된다.

압축된 냉매는 상측으로 이동하는 과정에서 소음을 발생시키게 되고, 특히, 구동모터(120)의 고정자(121)와 회전자(123) 사이의 공극을 지나는 과정에서 압축기의 공명주파수에 해당하는 소음과 진동이 발생하게 된다. 이러한 소음과 진동은 제품 사용자에게 불쾌한 느낌이 주게되며, 압축기에 피로도를 증가시키는 요인이 되어 내구성에도 좋지않은 영향을 미치게 된다.

이에, 본 발명에 따르는 압축기는, 흡음부재(140)를 구동모터(120)의 하부와 메인베어링(131) 사이에 위치시켜 폐공간(141)을 형성시키고, 일정한 간격으로 복수개의 홀(140a)을 형성시킴으로써 압축기의 공명주파수에 해당하는 소음과 진동을 흡수시킬 수 있도록 한다.

흡음부재(140)는, 금속재질로 이루어지는 판(plate)을 원통형으로 말아서 형성시킬 수 있다. 흡음부재(140)는, 구동모터(120)의 하면과 상기 메인베어링(131)의 상면에 각각 고정 설치될 수 있다.

구동모터(120)의 상부와 하부에는 각각 절연을 위한 인슐레이터(124)가 설치되는데, 흡음부재(140)의 상단부는 인슐레이터(124)의 외곽부에 끼워지도록 설치될 수 있다. 혹은, 흡읍부재의 상단부의 내주면이 인슐레이터(124)의 외주면을 감싸도록 이루어지며 접착제를 통해 고정되는 것도 가능하다. 흡음부재(140)의 하단부는 메인베어링(131)의 상부면에 끼워지도록 설치될 수 있다.

흡음부재(140)는, 흡음부재(140)의 외주면의 직경은 중간쉘(110b)의 내주면 직경보다 작도록 이루어져, 흡음부재(140)는 중간쉘(110b)과 일정한 거리만큼 이격되게 위치될 수 있다.

흡음부재(140)에는, 일정한 간격으로 복수개의 홀(140a)이 형성되는데, 압축된 냉매는, 복수개의 홀(140a)을 통해, 압축된 냉매는 중간쉘(110b)의 내주면과 흡음부재(140)의 외주면 사이를 따라 이동하게 되므로, 압축기의 구동에서 발생하는 소음을 흡수하는 역할을 할 수 있게 된다. 흡음부재(140)는 금속재질로 이루어질 수 있으나, 그 재료에 한정되지는 않을 것이다.

도 3은, 흡음부재(140)의 결합 모습을 나타내는 분해도이다.

흡음부재(140)는 구동모터(120)와 메인베어링(131)에 결합될 수 있다.

구동모터(120)의 상부와 하부에는 각각 절연을 위한 인슐레이터(124)가 설치되는데, 흡음부재(140)의 상단부는 인슐레이터(124)의 외곽부에 끼워지도록 설치될 수 있다. 혹은, 흡읍부재의 상단부의 내주면이 인슐레이터(124)의 외주면을 감싸도록 이루어지며 접착제를 통해 고정되는 것도 가능하다. 흡음부재(140)의 하단부는 메인베어링(131)의 상부면에 끼워지도록 설치될 수 있다.

메인베어링(131)으로부터 토출되는 압축된 냉매에 의해 발생하는 소음을 저감시키는 역할을 한다.

흡음부재(140)는 구동모터(120)와 메인베어링(131) 사이에 배치되어, 폐공간(141)을 형성하며, 흡음부재(140)에 형성되는 복수개의 홀(140a)을 통해, 압축된 냉매는 중간쉘(110b)과 흡음부재(140) 사이의 공간을 통해 상부로 이동하면서, 압축기의 소음이 외부로 방출되는 것을 제한할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 것으로, 흡음부재(140)는 구동모터(120)의 하부와 실린더(133)에 양단이 결합 설치되는 것이 가능하다.

양 단이 개구되고 일정한 두께를 가지는 판을 원통형으로 말아 형성되는 흡음부재(140)는, 구동모터(120)의 하부와 실린더(133)에 양단이 결합되도록 설치되는 것도 가능하다.

흡음부재(140)는, 구동모터(120)의 하부로부터 연장되어, 메인베어링(131)을 지나 실린더(133)에 결합되도록 이루어질 수 있다. 흡음부재(140)의 하단부는, 실린더(133)에 끼워지도록 이루어질 수 있다. 이 경우, 흡음부재(140)는, 앞서 살펴본 실시예에 비해 큰 높이를 가지게 될 것이다. 흡음부재(140)의 높이가 커질 경우, 압축기에서 발생하는 소음이 외부로 유출되는 것을 더욱 제한할 수 있게 된다.

흡음부재(140)의 외주면 직경이 중간쉘(110b)의 내주면 직경보다 작도록 이루어져, 흡음부재(140)와 중간쉘(110b) 사이를 통해 압축된 냉매가 이동가능 한 것은 앞서 살펴본 바와 동일하고, 흡음부재(140)에 일정한 간격으로 복수개의 홀(140a)이 형성되는 것도 앞서 살펴본 바와 동일하다.

도 5은, 흡음부재(140)의 모습을 나타내는 사시도이며, 도 6a은 흡음부재(140)에 형성되는 복수개의 홀(140a)의 구성을 나타내는 개념도이다.

흡음부재(140)는 원통형상으로 이루어져, 중간쉘(110b)의 안쪽에 설치된다. 흡음부재(140)는 중간쉘과 일정한 거리만큼 이격되도록 설치되며, 구동모터(120)의 하부면과 메인베어링(131)의 상부면에 각각 지지된다.

흡음부재(140)에는 복수개의 홀(140a)이 형성될 수 있으며, 각 홀(140a)은 일정한 간격으로 배치되도록 이루어진다.

흡음부재(140)에 형성되는 각 홀(140a)은 도 6a에서 보는 바와 같이, 원형으로 이루어질 수 있으며, 사각형의 형상으로 이루어지는 것도 가능하다. 다만, 각 홀은 동일한 형상으로 균일한 간격으로 흡음부재(140)에 형성되어야 할 것이다.

흡음부재(140)에 형성되는 각 홀(140a)에 의해, 흡음부재(140)가 흡수할 수 있는 해당 주파수의 소음이 결정될 수 있다. 즉, 흡음부재(140)를 해당 압축기에서 발생하는 공진주파수에 해당하는 소음을 저감 시킬 수 있도록 형성시킬 수 있다.

흡음부재(140)의 전체면적에 대해 각 홀(140a)의 전체 면적이 차지하는 비율인 다공률(P)을 이용하면, 흡음부재(140)에 의해 흡수하고자 하는 목적주파수를 결정할 수 있으며, 이를 해당 압축기에서 형성되는 공명주파수로 설정함으로써, 공명주파수에 해당하는 소음의 발생을 저감시킬 수 있게 된다.

흡음부재(140)는, 하나의 홀이 포함하고 일정한 크기로 이루어지는 그리드(점선)로 구획할 수 있다. 그리드는 흡음부재(140)에서 균일한 크기로 이루어지면 도 6a에서 보는 바와 같이, 정사각형이나 마름모, 혹은 직사각형으로 이루어지는 것도 가능하다.

도 6b는 중간쉘(110b)과 흡음부재(140)의 위치 관계를 보여주는 것으로, 도 6b을 통해, 흡음부재(140)가 흡수할 수 있는 소음의 주파수인 목적주파수(f)를 구하는 방법에 대해 살펴본다.

흡음부재(140)를 일정한 크기로 구획하여, 하나의 그리드를 대상으로 다공률(P)과 목적주파수를 구하는 방법에 대해서 살펴본다.

우선, 홀(140a)이 원형으로 이루어진 경우, 다공률(P)는 그리드의 전체면적대비 홀(140a)이 차지하는 면적의 비를 통해 구할 수 있으므로, 하기의 수학식 1을 통해 구할 수 있게 된다.

[수학식 1]

여기서, P는 다공률을 의미하며, d는 홀의 직경, a는 그리드의 가로 길이, b는 그리드의 세로 길이를 의미한다.

또한, 흡음부재(140)가 타겟으로 하는 목적주파수(f)는 하기의 수학식 2를 통해 얻을 수 있다.

[수학식 2]

여기서, f는 목적주파수를 의미하며, c는 소리의 속도, d는 홀의 직경, a는 그리드의 가로길이, b는 그리드의 세로길이, t는 판의 두께, D는 벽체와 떨어진 거리를 의미한다.

수학식 1, 2에서 보듯이, 흡음부재(140)가 흡수하고자 하는 소음의 목적주파수는 다공률을 통해서 결정될 수 있음을 알 수 있다.

일반적으로, 압축기의 제원이 결정되면, 압축기의 케이스(110)의 내부 직경에 의해 압축기의 내부 공진주파수가 결정되게 된다. 이때, 압축기의 공진주파수는, 하기의 수학식 3을 통해 구할 수 있다.

[수학식 3]

여기서,

은 공진주파수를 의미하고, c는 소리의 속도, s는 압축기 케이스의 내경을 의미한다.

다만, 압축기의 공진주파수는 압축기의 케이스(110) 내경의 오차와, 케이스(110)의 상하 높이에 따라 오차가 있을 수 있으므로, 상하 20%의 여유를 두고 설정하도록 한다.

도 7은 압축기의 케이스(110) 내경과 흡음부재(140)의 다공률의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프의 상한선과 하한선의 범위내에서 흡음부재(140)의 다공률을 결정한다면, 압축기의 공진주파수에 해당하는 소음의 흡수가 가능하게 될 것이다.

즉, 본 발명에 따르는 압축기는, 흡음부재(140)을 구성으로 포함하며, 압축기의 제원에 따라 결정되는 공진주파수에 대응하여, 흡음부재(140)가 흡수할 수 있는 목적주파수가 압축기의 공진주파수가 되도록, 설정된 다공률을 가지는 흡음부재(140)를 구성으로 포함하는 것이다.

예를 들어, 여기서, 상한선과 하한선은 압축기의 내경에 따라 결정되는 공진주파수에 대해 상하 20 퍼센트의 여유를 두고 계산된 다공률에 관한 것이다. 그래프에서 보는 바와 같이, 압축기의 내경이 100mm 일 때, 압축기에서 흡음부재(140)의 다공률이 0.1~0.45(%)가 되도록 설정하게 되면, 압축기에서의 해당 공진주파수에 해당하는 소음을 흡수할 수 있게 된다.

도 8은, 흡음률에 따라 저감되는 소음의 관계를 나타내는 그래프이다.

그래프에서 보는 바와 같이, 흡음률이 상승하게 되면, 저감되는 소음의 크기도 증가하게 된다. 흡음률이 증가될수록, 공진주파수에 해당하는 소음의 감소량(db)은 점차 증가함을 알 수 있다.

이때, 흡음부재(140)에 형성되는 각 홀(140a)은 원형의 1.0 mm 이하의 직경을 가지도록 이루어지는 것이 바람직하다. 각 홀(140a)의 크기가 1.0 mm 이하의 직경을 가지면, 압축기의 중간쉘(110b)에서 발생하는 공진주파수에 해당하는 소음의 크기는 20% 이상 흡수될 수 있으며, 적어도 20% 이상의 흡음률을 가지는 경우에야 소음 저감의 효과가 이루어진 것으로 볼 수 있다.

압축기에서 발생하는 공진주파수에 해당하는 소음을 최소 20% 이상 흡수하도록 하기 위해서는 각 홀의 크기는, 사각형일 때에는 가로 및 세로의 길이가 모두 1.0 mm 이하의 길이를 가지도록 이루어지는 것이 바람직할 것이다. 이는 실험에 의해 얻어진 값이다.

도 9는, 압축기에서 발생하는 공진주파수에 해당하는 소음이 저감되는 모습을 나타내는 그래프이다.

그래프에서 점선은 흡음부재(140)가 설치되지 않은 경우를, 실선은 흡음부재(140)가 설치되는 경우를 나타낸다. 본 발명에 따르는 로터리 압축기(100)는, 흡음부재(140)를 구성으로 포함할 수 있으며, 흡음부재(140)에 형성되는 홀(140a)에 의한 다공률은 압축기의 공진주파수에 맞도록 결정되게 된다.

흡음부재(140)에 형성되는 복수개의 홀(140a)을 통해 압축된 냉매가 이동하게 되며, 케이스와 흡음부재(140)의 사이에 형성되는 공간에 압축된 냉매가 수용됨으로써, 압축기의 구동 과정에서 발생하는 공진주파수에 해당하는 소음은 흡음부재(140)에 의해 저감될 수 있게 된다.

그래프에서 보는 바와 같이, 설정된 다공률(P)을 가지는 흡음부재(140)가 설치되는 경우에는 그렇지 않은 경우에 비해, 외부로 방출되는 소음이 전체적으로 낮아짐을 알 수 있다.

그래프는, 압축기의 공진주파스가 대략 500Hz일 때, 해당 주파수의 흡수가 가능하도록 해당 다공률을 가지는 흡음부재(140)을 설치한 경우의 결과를 나타낸다.

그래프에서 보는 바와 같이, 압축기의 공진주파스가 대략 500Hz일 때 , 압축기에 흡음부재(140)가 설치되는 경우에는 500Hz 영역에서 발생하는 소음이 줄어들게 됨을 알 수 있다. 이는, 압축기에 설치되는 흡음부재(140)에 의해, 압축기의 공진주파수에 해당하는 소음이 저감되는 것이다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 로터리 압축기를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

100: 로터리 압축기 110: 케이스
110a: 상부쉘 110b: 중간쉘
120: 구동모터 121: 고정자
122: 회전자 124: 인슐레이터
130: 압축유닛 131: 메인베어링
132: 서브베어링 133: 실린더
133a: 흡입포트 134: 롤러
135: 베인 140: 흡음부재
140a: 홀 141: 폐공간
V: 압축공간

Claims (10)

1. 케이스;
   상기 케이스의 내부에 설치되어 회전력을 발생시키는 구동모터;
   상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축;
   상기 케이스에 고정되고, 상기 회전축을 따라 상하부에 각각 설치되는 메인베어링과 서브베어링;
   상기 메인베어링과 서브베어링의 사이에 설치되고, 흡입된 냉매가 압축되는 압축공간을 구비하는 실린더; 및
   원통형의 판의 형상으로 상기 구동모터와 상기 메인베어링의 사이에 폐공간을 형성하도록 연장 형성되고, 상기 케이스의 내주면으로부터 일정 거리만큼 이격되게 설치되는 흡음부재를 포함하며,
   상기 흡음부재에는, 일정한 간격으로 복수개의 홀이 형성되어, 압축된 냉매의 토출과정에서 발생하는 소음을 저감시키는 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 흡음부재는, 상기 구동모터의 하면과 상기 메인베어링의 상면에 각각 고정설치되는 것을 특징으로 하는 압축기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 흡음부재는, 금속재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 흡음부재는, 상기 구동모터의 하부에 설치되는 인슐레이터에 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 압축기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 각 홀은 원형의 형상으로 이루어지며, 케이스의 내경에 대응한 직경을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 각 홀은, 원형의 1.0 mm 이하의 직경을 가지도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 각 홀은, 사각형의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 흡음부재는, 상기 구동모터의 하부로부터 연장되어, 상기 실린더에 결합되도록, 상기 케이스가 연장된 방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 흡음부재는, 상기 케이스의 내경의 크기 D에 의해 결정되는 공진주파수에 해당하는 소음이 흡수되도록, 하기의 수학식을 만족하는 다공률(P)을 가지는 것을 특징으로 하는 압축기.
   [수학식 1]
   

   

   
   여기서, P는 흡음부재에 일정한 크기로 구획된 그리드의 면적에 대한 상기 각 홀 전체 면적이 차지하는 비율인 다공률을 의미하며, d는 홀의 직경, a는 그리드의 가로 길이, b는 그리드의 세로 길이를 의미한다.
10. 제1항에 있어서,
    상기 흡음부재의 외주면 직경은, 상기 케이스의 내주면 직경보다 작도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축기.

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