KR20190112209A - 컴팩트 저소음 회전식 압축기 - Google Patents

컴팩트 저소음 회전식 압축기 Download PDF

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아스펜 컴프레서 엘엘씨.
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Abstract

본 개시내용은 내부 구성요소로부터 생성되는 소음 및 진동을 댐핑하도록 구성된 저소음, 컴팩트 회전식 압축기에 관한 것이다. 압축기는 고정자와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공하기 위해, 펌프 및 고정자에 커플링되는 고정자 홀더를 포함할 수 있다. 압축기는 또한 펌프와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공하기 위해, 케이싱 및 펌프에 커플링되는 펌프 홀더를 포함할 수 있다. 추가의 댐핑 구성요소가 고정자 홀더 및/또는 펌프 홀더 내의 그리고 이의 주위의 여러 커플링 지점에 배치될 수 있다. 흡인 라인 연결부는 또한 소음 및 진동을 감소시키도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 양태는 다수의 유체 변위 장치 및 BLDC 모터 내의 소음 및 진동을 감소시키기 위해 적용 가능할 수 있다.

Description

컴팩트 저소음 회전식 압축기{COMPACT LOW NOISE ROTARY COMPRESSOR}
본 개시내용에 개시된 양태는 일반적으로 저소음, 컴팩트 압축기 시스템 및 조립체에 관한 것이다.
회전식 압축기가 수많은 냉각 적용예에 사용될 수 있다. 예를 들어, 회전식 압축기는 냉장고, 붙박이형(countertop) 음료 분배기, 냉동고, 냉각기, 및 차량, 버스, 트럭 및 선박용 에어컨 내에 통합될 수 있다. 압축기는 다수의 구성예, 예를 들어, 왕복식 압축기, 및 롤링 피스톤 압축기, 회전식 베인 압축기, 스크롤 압축기, 회전식 스크류 압축기, 원심 압축기 및 스윙 압축기 등의 회전식 압축기로 구현된다.
왕복식 압축기는 실린더 내의 왕복식 피스톤을 사용하여 흡인 라인을 통해 시스템에 진입한 유체를 압축하고, 배출 포트를 통해 고압 유체를 전달한다. 회전식 베인 압축기는 전형적으로 회전자의 반경방향 슬롯과 관련된 다수의 블레이드를 구비한 회전자를 포함한다. 회전자는 회전자가 회전할 때 베인이 일련의 연속적으로 변하는 체적을 생성하도록 전체 하우징과 오프셋되게 탑재된다. 회전식 스크롤 압축기는 유체가 스크롤 사이에서 포획되어 압축되도록, 스크롤 중 하나의 스크롤이 다른 스크롤과 회전없이 편심적으로 궤도운동하는 개재형 스크롤을 포함한다. 회전식 스크류 압축기는 압축기를 통과하는 유체를 가압하기 위해 함께 맞물리는 헬리컬 스크류 회전자를 채용한다. 원심 압축기는 운동 에너지를 유체의 연속 흐름에 추가하기 위해 임펠러 또는 회전자를 사용하여 차동 압력을 생성한다. 이 운동 에너지는 디퓨저를 통과하는 흐름을 늦춤으로써 위치 에너지로 변환된다. 스윙 압축기는 롤링 피스톤 압축기의 변형예이며 롤링 롤러-피스톤에 대항하는 베인 슬롯 내의 셔틀링(shuttling) 베인 대신 스윙 일체형 베인-롤러 조립체를 구비한다.
본 발명자는 비교적 낮은 수준의 소음 및 진동을 생성하는 컴팩트, 저체적 저중량 회전식 압축기를 제조하는 것이 유리하다는 점을 인식하였다. 바람직한 범위의 냉각 용량을 위해, 120 ℉의 응축 온도, 45 ℉의 증발 온도, 10 ℉의 과열 및 10 ℉의 과냉각을 특징으로 하는 작동 조건 하에서, 본 개시내용의 회전식 압축기는 저소음 출력(예를 들어 90 cm의 거리 및 60 Hz의 주파수에서 측정된 45 dBA 미만)과 함께, 비교적 높은 중량측정 냉각 용량(예를 들어, 100 W/lb 초과) 및/또는 체적 냉각 용량(예를 들어, 20 W/in3 초과)을 나타낼 수 있다. 여러 실시예에서, 회전식 압축기는 펌프 및 모터 등의 내부 구성요소로부터 발생되는 소음 및 진동을 댐핑하도록 구성될 수 있다.
압축기는 고정자와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공하도록, 고정자 및 펌프에 커플링되는 고정자 홀더를 포함할 수 있다. 또한, 압축기는 펌프와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공하도록, 펌프 및 케이스에 커플링되는 펌프 홀더를 포함할 수 있다. 여러 커플링 지점에서의 댐핑 구성요소의 선택적 배치에 추가로, 이러한 분리는 시스템 전체에 걸쳐 음향 및 진동 에너지를 감소시키도록 기능할 수 있다. 몇몇 경우, 고정자 홀더 및/또는 펌프 홀더는 제조시 분리(fall-out)를 유리하게 감소시킬 수 있고, 현존하는 컴팩트 회전식 압축기 시스템에 비해, 모터 펌프 조립체가 그 내부에 제공되도록 삽입되는 더욱 큰 케이싱 또는 공간에 대한 요구 조건이 존재하지 않도록 충분히 소형일 수 있다.
압축기의 흡인 라인 연결부는 또한 소음 및 진동을 감소시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 습인 라인 연결부는 흡인 라인에 인접하여 배치된 추가의 댐핑 구성요소를 포함할 수 있다. 또는, 하나 이상의 추가 자유도(예를 들어, 회전)가 흡인 라인에 통합될 수 있다. 대안적으로, 몇몇 실시예에서, 압축기의 내부는 상이한 압력 구역으로 분리될 수 있다. 이들 실시예 각각뿐만 아니라 다른 실시예도, 압축기 시스템으로부터 전체적인 음향 소음 및 진동을 감소시키는데 기여할 수 있다.
도시된 실시예에서, 롤링 피스톤 유형의 회전식 압축기가 제공된다. 압축기는 서로에 대해 전자기적으로 커플링되는 고정자 및 회전자를 구비한 모터, 모터의 회전자에 물리적으로 커플링되는 펌프로서, 흡인 라인을 통해 유체를 펌프 내의 내부 공간까지 견인하고 배출 라인을 통해 유체를 압축 및 배출하도록 구성되는, 펌프, 모터 및 펌프를 둘러싸는 케이싱, 펌프 및 모터의 고정자에 커플링되는 고정자 홀더로서, 고정자와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공하고, 고정자와 펌프 사이의 음향 및 진동 에너지를 감소시키도록 구성 및 배열되는, 고정자 홀더, 및 펌프 및 케이싱에 커플링되는 펌프 홀더로서, 펌프와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공하고, 펌프와 케이싱 사이의 음향 및 진동 에너지 전달을 감소시키도록 구성 및 배열되는, 펌프 홀더를 포함한다.
다른 예시적 실시예에서, 회전식 압축기용 고정자 홀더가 제공된다. 고정자 홀더는 회전식 압축기의 고정자와 회전식 압축기의 케이싱 사이에 배치되도록 구성된 커버, 및 커버의 하부 영역으로부터 연장하는 적어도 하나의 커플링 부재를 포함하고, 커플링 부재는 회전식 압축기의 고정자와 회전식 압축기의 펌프 사이의 커플링을 용이하게 하도록 구성 및 배열된다.
또 다른 예시적 실시예에서, 회전식 압축기용 펌프 홀더가 제공된다. 펌프 홀더는 회전식 압축기의 펌프에 커플링되도록 구성 및 배열되는 기저부, 및 기저부로부터 연장하는 적어도 하나의 직립 부재를 포함한 적어도 하나의 커플링 부재를 포함하고, 커플링 부재는 회전식 압축기의 케이싱과 회전식 압축기의 펌프와 커플링하도록 구성 및 배열된다.
추가의 예시적 실시예에서, 회전식 압축기용 펌프 조립체가 제공된다. 펌프 조립체는 서로 전자기적으로 커플링되는 고정자 및 회전자를 구비한 모터, 모터의 회전자에 커플링되는 펌프로서, 펌프를 둘러싸는 외부 공간으로부터 펌프 내의 내부 공간까지 유체를 견인하도록 구성되는 펌프, 내부 공간과 외부 공간 사이에 개구를 제공하는 흡인 포트, 및 흡인 포트 내의 흡인 라인 연결부와 펌프 사이에서 진동 에너지를 감소시키도록 구성 및 배열되는 적어도 하나의 댐핑 구성요소를 포함한다.
다른 예시적 실시예에서, 회전식 압축기가 제공된다. 압축기는 서로에 대해 전자기적으로 커플링된 고정자 및 회전자를 구비한 모터, 모터의 회전자에 커플링되며, 펌프를 둘러싸는 외부 공간으로부터 펌프 내의 내부 공간까지 유체를 견인하도록 구성되는 펌프, 및 펌프 및 모터를 둘러싸는 케이싱을 포함하고, 회전식 압축기는 90 cm의 거리 및 60 Hz의 주파수에서 100 W/lb 초과의 중량측정 냉각 용량 밀도 및 45 dBA의 소음 수준을 나타낸다.
다른 예시적 실시예에서, 회전식 압축기의 조립 방법이 제공된다. 방법은 고정자를 고정자 홀더에 커플링하는 단계, 고정자 홀더를 통해 고정자를 펌프에 커플링하는 단계로서, 고정자 홀더는 고정자와 펌프 사이의 음향 및 진동 에너지 전달을 감소시키도록 구성 및 배열되는 단계, 펌프를 펌프 홀더에 커플링하는 단계로서, 펌프 홀더는 펌프와 케이싱 사이의 음향 및 진동 에너지 전달을 감소시키도록 구성 및 배열되는 단계, 고정자, 고정자 홀더, 펌프, 및 펌프 홀더가 모터 펌프 조립체를 형성하는 단계, 모터 펌프 조립체를 케이싱에 의해 형성된 공간 내에 삽입하는 단계, 모터 펌프 조립체를 케이싱에 커플링하는 단계, 흡인 튜브를 흡인 포트 및 밀봉부 내에 삽입하는 단계, 고정자 권선부를 상부 캡에 연결하는 단계, 및 모터 펌프 조립체를 에워싸고 회전식 압축기를 형성하기 위해 상부 캡 및 케이싱을 접합하는 단계를 포함한다.
여러 실시예들이 특정 장점을 제공한다. 본 개시내용의 모든 실시예가 동일한 장점을 공유하지는 않고 모든 상황에서 동일한 장점을 공유하는 것은 아니다.
본 개시내용의 추가 특징 및 장점뿐 아니라 여러 실시예의 구조가 첨부 도면을 참조하여 이후 상세히 설명된다.
첨부 도면은 실제에 비례하여 도시되도록 의도되지 않는다. 도면에서, 여러 도면에 도시된 동일하거나 거의 동일한 구성요소는 각각 유사한 번호로 표시된다. 본 개시내용의 여러 실시예가 이제 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다. 실시예 및 도시된 도면은 본 발명을 좁게 한정하도록 의도되지 않는다.
도 1은 소용량 왕복식 압축기의 예를 도시한다.
도 2는 유사한 냉각 용량을 위한 크기 차이를 대조하기 위해 도 1과 대략 동일한 축척의 소용량 회전식 압축기의 예를 도시한다.
도 3은 도 1의 소용량 왕복식 압축기와 도 2의 소용량 회전식 압축기 사이의 증발기 온도의 범위에 걸쳐 최대 냉각 용량을 비교하는 도면을 도시한다.
도 4는 도 1의 왕복식 압축기와 도 2의 회전식 압축기 사이의 증발기 온도의 범위에 걸쳐 각각의 최대 냉각 용량에서 측정된 성능 효율을 비교하는 도면을 도시한다.
도 5는 회전식 압축기의 단면도를 도시한다.
도 6은 케이싱 부착부에 대한 펌프를 도시하는 회전식 압축기의 절단 저부 사시도를 도시한다.
도 7은 케이싱 부착부에 대한 고정자를 도시하는 회전식 압축기의 절단 상부 사시도를 도시한다.
도 8a는 실시예에 따르는 고정자 홀더의 사시도를 도시한다.
도 8b는 제 위치의 고정자를 구비한 도 8a의 고정자 홀더의 사시도를 도시한다.
도 9a는 실시예에 따르는 펌프 홀더의 사시도를 도시한다.
도 9b는 도 9a의 펌프 홀더의 사시도 및 제 위치의 펌프를 구비한 펌프 홀더의 변형예를 도시한다.
도 10은 실시예에 따르는 모터 펌프 조립체의 사시도를 도시한다.
도 11은 실시예에 따르는 소음 및 진동의 증가된 감소를 위해 와셔 및 스페이서를 구비한 모터 펌프 조립체의 부분 사시도를 도시한다.
도 12는 실시예에 따르는 중합체 시일을 구비한 흡인 라인 연결 구성을 갖는 회전식 압축기의 단면도를 도시한다.
도 13은 실시예에 따르는 회전 가능 인터페이스를 구비한 다른 흡인 라인 연결 구성의 부분 사시도를 도시한다.
도 14는 임계적으로 댐핑된 시스템을 포함하는 댐핑된 가압 진동 시스템의 진동 진폭을 나타내는 도면을 도시한다.
도 15는 실시예에 따르는 또 다른 흡인 라인 연결 구성의 단면도를 도시한다.
도 16은 실시예에 따르는 다른 흡인 라인 연결 구성의 부분 사시도를 도시한다.
도 17은 실시예에 따라서 케이싱에 대한 부착점을 나타내는 모터 펌프 조립체의 하부 부분의 절단 상부 사시도를 도시한다.
도 18은 종래의 회전식 압축기 및 여러 실시예에 따르는 회전식 압축기의 소음 수준을 비교한 도면을 도시한다.
도 19는 종래의 회전식 또는 왕복식 압축기, 및 여러 실시예에 따르는 회전식 압축기의 여러 성능 특성을 비교한 표를 도시한다.
본 발명은 바람직한 사양 내의 냉각 용량을 나타내지만 컴팩트하며 소음 및 진동의 비교적 낮은 수준을 생성하는 회전식 압축기에 관한 것이다. 회전식 압축기의 여러 실시예는 제조시 용접 작업 도중 펌프 및 모터 등의 능동 부분으로부터 발생되는 음향 및 진동 에너지 및 열 에너지의 구조적 전달을 감소시킬 수 있는 구성요소를 통합하도록 배열될 수 있다.
여기에 설명된 바와 같이, 회전식 압축기는 회전자의 회전 이동에 의해 유체(예를 들어, 가스, 증기)를 압축하도록 구성된 압축기를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 회전 이동은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 바와 같이, 예를 들어, 롤링 피스톤 압축기, 회전 베인 압축기, 스크롤 압축기, 회전식 스크류 압축기, 스윙 피스톤 압축기 등의 하나를 포함하는 실린더 내측의 베인 및 롤러의 협력으로 달성될 수 있고, 실린더는 단일 및 트윈 실린더(예를 들어, 서로에 대해 180도 위상 반전된 2개의 편심부를 사용하여 하나의 샤프트 상에서 작동하는 2개의 실린더를 분리하는 중간 플레이트를 구비함)를 포함한다. 회전식 압축기의 여러 실시예는 적절한 모터 및 펌프를 포함할 수 있다. 모터는 회전자, 및 서로에 대해 (예를 들어, 전자기적으로) 커플링된 고정자를 포함할 수 있다. 펌프는 이후 더욱 설명되는 바와 같이, 상부 및 저부 플랜지, 실린더, 베인, 롤러, 샤프트, 모터 회전자 등을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 추가의 구성요소가 음향 및 진동 에너지를 감소 및 댐핑하기 위해 압축기의 다른 부분과 통합될 수 있으며, 음향 및 진동 에너지는 압축기로부터 주위로 직접적으로 전달될 수 있고 용접 작업으로부터 정교한 펌프 및 모터부로의 열 에너지를 감소시킬 수 있다. 이들 추가의 구성요소는 압축기의 능동부(예를 들어, 모터, 펌프)와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 구성요소는 도관으로서 기능할 수 있고, 도관을 통해 음향 및 진동 에너지는 모터와 펌프 사이에서, 펌프와 케이싱 사이에서, 그리고/또는 압축기의 흡인 연결부를 통해 감소된 수준으로 전달되기 전에 재지향되고, 좁은 통로를 지나고, 댐핑되고, 소산되고, 방해된다.
이들 추가의 구성요소 중 하나의 구성요소는 고정자 홀더일 수 있다. 고정자 홀더는 일 측에서 압축기의 모터의 고정자에 커플링될 수 있고, 다른 측에서 압축기의 펌프에 커플링될 수 있다. 따라서, 고정자 홀더는 고정자 및 펌프를 함께 물리적으로 부착하거나 커플링할 수 있다. 이후 추가로 설명되는 바와 같이, 고정자 홀더는 내부 구성요소를 에워싸는 케이싱 및 고정자를 물리적으로 분리하기 위한 간극 또는 공간을 제공할 수 있고, 이는 고정자 및 케이싱이 서로에 대해 주로 수축 끼움에 의해 서로에 대해 완고하게 부착되는 종래의 시스템과 대비된다. 이 물리적 분리는 모터로부터 생성되는 소음/진동을 케이싱으로부터 멀리 지향시킬 수 있다.
이들 추가 구성요소 중 다른 구성요소는 펌프 홀더일 수 있다. 펌프 홀더는 케이싱 및 압축기의 펌프에 커플링될 수 있다. 고정자 및 케이싱에 대한 고정자 홀더와 유사하게, 펌프 홀더는 외부로부터 관찰되는 시스템의 전체적인 소음/진동이 감소되도록 음향 및 진동 에너지를 재지향하고, 좁은 통로를 지나고, 방해하고, 댐핑하고, 소산시키도록, 펌프 및 케이싱을 물리적으로 분리하기 위한 간극 또는 공간을 제공할 수 있다.
흡인 라인과 펌프(또는 압축기의 잔여부) 사이의 연결은 또한 다른 압축기 시스템에서 일어날 수 있는 음향 및 진동 에너지 전달을 감소시키도록 구성될 수 있고 그리고/또는 하나 이상의 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡인 라인 연결부는 연결부의 부분들이 서로 분리되도록 구성될 수 있고, 추가의 자유도 또는 추가의 가느다란 인터페이스부를 제공하여, 따라서 음향 및 진동 에너지의 전달에 대한 시스템의 전체 임피던스를 상승시킨다.
여러 댐핑 구성요소는 또한 압축기의 소정 영역에, 예를 들어 고정자 홀더 및/또는 펌프 홀더의 커플링 지점에 또는 홀더들 자체 내에 배치될 수 있다. 따라서, 여기에 개시된 실시예는 추가된 임피던스를 압축기의 내부 구성요소 내의 음향 및 진동 에너지의 흐름에 도입하고, 또한 인터페이스부에 임피던스 불연속부를 제공하며, 추가로 모터 펌프 조립체 내에서(예를 들어, 모터 고정자와 펌프 조립체 사이, 펌프와 케이싱 사이), 그리고 모터 펌프 조립체와 케이싱 사이에서 음향 및 진동 에너지의 흐름을 지연시킬 수 있다.
여기에 제공된 바와 같이, 음향 및 진동 에너지의 전달에 대한 임피던스는 매체를 통한 파동 전파 속도에 의해 증대되는 매체의 밀도를 지칭할 수 있다. 인터페이스부에서의 임피던스 불연속성은 예를 들어, 구성요소 사이의 경계부에서의 임피던스의 급격한 변화를 지칭할 수 있다.
본 개시내용의 양태는 또한 압축기의 조립 도중 존재할 수 있는 소정의 제조 쟁점들을 유리하게 완화시킬 수 있다. 몇몇 예에서, 본 개시내용의 양태는 용접 도중 해당 경우일 수 있는 기간보다 더 짧은 기간에 걸쳐 낮은 열 입력 요구 조건을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 적절한 방식으로 구성된 소정의 추가 구성요소를 적절히 제공함으로써, 주철 실린더 또는 플랜지에 압축기의 스틸 케이싱을 용접하는 것이 필요하지 않을 수 있고, 오히려 케이싱과 펌프 홀더 사이에서 용접이 발생할 수 있으며, 케이싱 및 펌프 홀더는 유사한 두께 및/또는 재료(예를 들어, 스틸)일 수 있다. 또한, 상부 캡과 저부 케이스 사이의 시임 용접 위치에 가까운 케이싱으로부터 고정자의 분리는 시임 용접에 필요한 열을 상당히 낮추고, 동시에 고정자 및 고정자의 권선부에 대한 열 손상을 제거할 수 있다.
도 1은 소형 브러시리스 직류(BLDC) 왕복식 압축기(122)의 예를 도시하고, 도 2는 크기 차이를 강조하기 위해 모두가 나란히 도시되고 동일한 스케일로 도시된 소형 BLDC 회전식 압축기(121)의 예를 도시한다. 도 1 내지 도 2 각각은 케이싱(113) 및 배출 튜브(116)를 포함하는 압축기(121, 122)를 도시한다. 추가로 도시된 바와 같이, 회전식 압축기는 흡인 라인을 통해 축압기(150)에 연결된다. 왕복식 압축기(122)는 회전식 압축기(121)의 체적의 대략 17배의 체적을 갖고, 추가로 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 회전식 압축기는 비교적 소형 크기에도 불구하고 왕복식 압축기(122)보다 더욱 높은 정도의 냉각 용량을 나타낸다.
도 3 내지 도 4는 왕복식 압축기(122) 및 회전식 압축기(121)의 여러 성능 특성을 비교하는 도면을 도시한다.
도 3의 도면은 증발기 온도의 범위에 걸쳐 예시적인 압축기 각각의 최대 냉각 용량을 나타내고, 곡선(10)은 회전식 압축기(121)의 냉각 용량을 나타내고, 곡선(12)은 왕복식 압축기(122)의 냉각 용량을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 회전식 압축기(121)는 왕복식 압축기(122)에 비해, 도시된 증발기 온도 범위에 걸쳐 대략 35 내지 90 % 만큼 높은 최대 냉각 용량을 나타낸다. 여기에 제공된 바와 같이, 도 3에 도시된 바와 같은 최대 냉각 용량(Watt)은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이 제공되는 온도가 냉장 시스템 내의 정상 상태에 있는 다음의 작동 조건, 120 ℉의 응축 온도, 45 ℉의 증발 온도, 10 ℉의 과열, 10 ℉의 과냉각, 및 압축기의 각각의 최대 작동 속도에서 측정된다.
도 4의 도면은 증발기 온도의 범위에 걸쳐 각각의 최대 냉각 용량에서 측정되는 성능 계수를 나타내며, 회색 막대(20)는 회전식 압축기(121)의 성능 계수를 나타내고, 검은색 막대(22)는 왕복식 압축기(122)의 성능 계수를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 회전식 압축기(121)는 왕복식 압축기(122)에 비해, 작동 조건에 따라서 도시된 증발기 온도 범위에 걸쳐 대략 50 내지 100 %만큼 높은 성능 계수를 나타낸다. 여기에 제공된 바와 같이, 도 4에 도시된 바와 같은 성능 계수는 상술된 바와 같은 최대 냉각 용량을 시스템에의 전력 입력량으로 제산함으로써 결정된다. 도 5 내지 도 7은 압축기의 하부 영역에서 펌프 조립체로서 제공되는 펌프부, 및 압축기의 상부 영역에서 브러시리스 DC 모터로서 제공되는 모터부를 포함하는 회전식 압축기의 여러 시야를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 압축기의 펌프부는 실린더(100), 상부 플랜지(101), 저부 플랜지(102), 롤러(103), 편심 샤프트(104), 베인(105), 베인 스프링(106), 및 배출 머플러(107)를 포함하고, 압축기의 모터부는 회전자(108) 및 고정자(109)를 포함한다. 실린더(100)는 흡인 포트(110)를 포함하고, 흡인 포트는 흡인 튜브(111) 및 흡인 칼라부(112)를 수용한다.
본 실시예에서, 흡인 튜브(111)는 케이스(113)에 경납땜 처리되고 흡인 포트(110)에 연결되도록 케이스(113)를 통해 연장하며, 흡인 튜브는 흡인 공정 도중 압축기 내로의 진입부를 제공한다. 도시된 바와 같이, 흡인 튜브(111)는 케이싱 외부로 돌출하고, 저압 유체가 흡인 포트에서 압축기 내로 도입되게 한다.
도시된 바와 같이, 상부 캡(114)이 케이싱(113)의 상부 부분에 부착된다. 상부 캡(114)은 고정자(109)의 권선부에 연결되며 배출 튜브(116)에 경납땜 처리되는 전기 단자(115)를 구비한다. 저부 캡(117)은 오일 섬프(118)가 위치된 케이스(113)의 하부 부분에 부착된다. 본 실시예에서, 상부 캡(114) 및 저부 캡(117)은 케이싱(113)에 용접되지만, 저부 캡 및 케이싱(113)은 딥 드로잉 판금 제작 공정으로부터 제조되는 단일 부분일 수 있다.
샤프트(104)의 저부는 케이싱 내측의 높은 배출 압력의 냉매의 도움으로, 작동 도중 이동부의 윤활을 위해 펌프의 내측에의 오일 펌핑을 조력하도록 구성된 스크류 형상 오일 펌프(119)를 구비한다. 회전자(108)는 편심 샤프트(104)의 상부에 장착되고 고정자(109) 내에 동심으로 중심 설정되어, 반경방향 공극(120)(즉, 환형 형상)은 모터와 고정자 사이에서 좁고 이상적으로는 균일하다.
압축기의 작동 도중, 모터는 편심 샤프트(104)를 구동시키고, 편심 샤프트에 의해 롤러(103)는 실린더(100)의 내부 표면을 따라서 구르게 된다. 이 움직임에 의해 롤러(103)와 실린더(100) 사이에 포획된 체적이 변하고, 실린더는 이후 흡인 공정 도중 유체(예를 들어, 가스)를 압축 공간으로 견인하는데 사용된다. 편심 샤프트(104) 및 롤러(103)는 추가로 압축 공간 내에 포획된 유체를 압축하도록 작동하고, 최종적으로 롤러가 배출 포트 근처에 있을 때 유체를 배출한다. 압축기의 대부분의 소음 및 진동은 고정자, 펌프 내에서 그리고 가스 배출 도중에 생성된다.
도시된 바와 같이, 배출 튜브(116)는 하우징 외부로 돌출하고 압축된 유체를 압축기 케이싱의 외부로 이송한다. 상부 캡(114), 케이스(113), 및 저부 캡(117)에 의해 형성된 외부 쉘부 내측에서, 압축된 가스가 머플러 외부로 나와서 배출 튜브(116)를 통해 외부로 배출되기 전에 케이싱의 내부 내로 이동될 때, 압력은 압축기의 작동 도중 배출 압력에서 유지된다.
용접 공정은 보통 회전식 압축기의 조립시 사용된다. 예를 들어, 롤링 피스톤 압축기에 대해, 3번의 용접 공정이 채용될 수 있다. 케이스(113)는 펌프 조립체에 가용접(tack-welded)될 수 있고, 상부 캡(114)은 케이스(113)에 시임 용접될 수 있고, 케이스(113)는 저부 캡(117)을 사용하여 밀봉된 케이싱을 형성할 수 있다.
펌프에 대한 케이스의 가용접은 임의의 적절한 위치, 예를 들어, 실린더(100), 상부 플랜지(101), 저부 플랜지(102), 및/또는 다른 적절한 영역에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6은 케이스(113)에 대해 위치(100a, 100b, 100c)에서 가용접된 실린더(100)를 도시한다.
실린더는 롤러, 샤프트, 베인, 및 상부 및 저부 플랜지 등의 압축기의 여러 이동부와 직접 상호작용한다. 따라서, 베인 슬롯 또는 다른 원형 영역 등의 임계 위치에서 가용접 도중 열로 인한 실린더 또는 플랜지(들)의 약간의 왜곡 또는 변형(예를 들어, 수 미크론)은 다수의 쟁점을 일으킬 수 있다. 이러한 쟁점은, 예를 들어, (예컨대, 왜곡으로 인한) 베인과의 간섭 또는 베인의 시징(seizing), 증가된 마찰, 더 높은 누설, 더 낮은 냉각 성능, 냉각 성능의 변화의 바람직하지 않은 수준 등을 포함하고, 이는 제조 및 조립 공정 도중 수용하기 어려운 높은 거부율(rejection rate)로 이어진다. 소형 회전식 압축기에 대해, 용접은 부분적으로 영향을 제공할 수 있는데, 펌프 구성요소의 임계 치수에 영향을 주는 열적 왜곡 또는 변형을 회피하기 위해 소량의 재료만이 여러 구성요소들 사이의 열적 완충부로서 용접 도중 전달되는 열을 분산시키도록 작용하기 때문이다.
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같은 회전식 압축기에서, 관련된 권선부 및 절연부를 구비한 고정자(109)는 케이스(113)와 직접 접촉한다. 관습적으로, 케이스(113)는 고정자가 냉각되어 고형의 밀접 컴팩트를 형성할 때 고정자(109)가 케이스(113)에 수축 끼움되도록, 고정자가 케이스에 의해 에워싸인 공간 내에 삽입되기 이전에 사전가열된다. 도 7은 고정자(109)와 케이스(113) 사이의 밀접한 원주방향 컴팩트(109a)를 도시한다.
그러나, 이라한 설계는 회전 구성요소의 중심 설정 및 배열에 있어서 차이점을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 설계에서, 케이스는 펌프부와 동일한 정도의 정밀도로 제조될 수 없다. 고정자(109)에 대한 케이스(113)의 수축 끼움 처리는 고정자에 대한 케이스의 정밀한 정렬 및 위치설정을 초래할 수 없다. 케이스에 대한 펌프 조립체의 실린더(100)의 가용접은 또한 펌프에 대한 케이스의 정밀한 배열 및 위치설정을 초래할 수 없다. 즉, 위치설정 및 정렬 오차가 수축 끼움 및 가용접 공정 도중 발생할 수 있고, 이는 고정자(109) 및 회전자(108)가 균일한 공극(120)을 달성하도록 정확하게 정렬될 수 없는 경우 소음 및 진동의 추가로 이어질 수 있다. 따라서, 펌프 및 모터 구성요소의 제작된 위치/배향에서 상대적 불확실성은 낮은 전체 생산 수율로 이어질 수 있다.
추가로, 케이스(113)에 대한 상부 캡(114)의 시임 용접은 특히 케이스(113) 및 상부 캡(114)이 상이한 재료로 제조되는 경우, 작동 도중 시스템의 안정성 및 일관성에 변화를 제공할 수 있다. 비록, 상부 캡 및 케이스가 동일한 재료(예를 들어, 얇은 스틸)로 제조되는 경우에도, 시임 용접 도중 발생할 수 있는 과열은 고정자(109)의 부분(들), 예를 들어 정교한 권선부 및 쉽게 손상 가능한 전기 절연부에 손상이 발생할 수 있다.
편심 샤프트(104) 및 편심 샤프트의 회전 도중 본질적으로 불균형한 압력 부하로 인해, 도 5 내지 도 7의 압축기의 모터 및 펌프부는 배출 도중 관습적인 유체 담지 소음(예를 들어, 밸브를 통과하는 압축 챔버로부터 빠져나가는 고압 가스로부터의 소음/진동)에 추가로 상당한 수준의 소음을 발생시키는 경향이 있다. 이러한 상대적으로 높은 수준의 소음 및 진동은 부분적으로, 소음 및 진동 댐핑 기구를 위한 공간이 거의 없는 밀접한 케이싱에 직접 부착된 펌프 및 모터에 의한 것일 수 있다.
모터 및 펌프부로부터의 음향 및 진동 에너지의 큰 부분이 압축기의 구조 부재를 통해 전달된다. 즉, 고정자 및 케이싱이 서로 긴밀 접촉하는 경우(예를 들어, 함께 용접되거나 그리고/또는 수축 끼움됨), 고정자에서 또는 고정자에 의해 발생되는 소음은 그 사이의 접촉점을 개재하여 압축기의 케이싱을 통과하여 진행할 수 있다. 펌프부 및 흡인 라인 연결부와 마찬가지로, 케이싱과의 직접적인 긴밀하고 밀접한 구조적 접촉은 압축기로부터 주위로의 소음 및 진동을 위한 용이한 전달 경로를 제공할 수 있다. 따라서, 특히, 소형의 컴팩트 압축기에 대해, 압축기의 내부 구성요소에 의해 생성되는 소리 및 진동은 주위 공기, 부착된 배관, 및 압축기가 부착된 기저부로 케이싱을 통해 구조적으로 용이하게 전달될 수 있다.
몇몇 경우, 압축기는 케이싱 내의 2개의, 예를 들어 서로에 대해 나란히 있는 압력 챔버를 채용할 수 있다(도면에 도시되지 않음). 여기서, 내부 실린더는 보통의 회전식 압축기를 수용할 수 있고, 내부 실린더의 압력은 배출을 위해 적절한 압력에서 유지된다. 외부 실린더는 흡인을 위해 적절한 압력에서 유지될 수 있고, 내부 실린더의 흡인 포트와 연통할 수 있다. 압축 챔버로부터의 상대적으로 높은 배출 압력은 밀봉된 조인트(예를 들어, 경납땜 처리됨)를 사용하여, 외부 실린더를 통해 연장하는 배출 튜브를 통해 내부 실린더의 외부로 경로설정될 수 있다.
몇몇 경우, 모터 펌프 조립체는 케이싱 내에서 부유하도록 제조될 수 있고, 또는 배출을 위해 적절한 압력에서 (강성 연결부없이) 케이싱로부터 분리될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 머플러는 펌프와 케이싱 사이의 소음/진동을 완화시키는데 사용될 수 있다.
본 개시내용의 양태는 컴팩트, 경량, 저-체적, 저-프로파일, 저가의 소음 및 진동 감소 시스템을 제공하고, 소음 및 진동 감소 시스템은 조립 또는 제조 도중 케이싱 크기 또는 전체적인 압축기 중량을 증가시킬 필요가 거의 없이, 상대적으로 소형의 밀접-끼움 회전식 압축기 케이싱(예를 들어, 현존하는 회전식 압축기 구성) 내에 통합될 수 있다. 본 개시내용의 양태는 용접 공정 도중 발생할 수 있는 펌프 및/또는 고정자에 대한 열에 의한 손상을 회피하는 시스템을 추가로 제공한다.
본 개시내용의 여러 실시예는 구조적으로 전달된 압축기의 소음 및 진동을 감소시키기 위한 다수의 일반적인 지침을 따른다. 하나의 일반적인 지침은 소음 및 진동 발생 내부 구성요소(예를 들어, 펌프 및 모터)를 서로로부터 그리고 케이싱으로부터 각각 격리하는 분리 또는 다른 방법을 제공하는 여러 구성요소(예를 들어, 홀더, 완충부, 댐핑 재료)를 채용한다. 이러한 분리 또는 격리는 상대적으로 높은 전달 손실 및/또는 댐핑을 나타내는 적당한 개재형 부분(고정자 홀더 및 펌프 홀더 등)의 사용을 통해 발생할 수 있다. 다른 일반적인 지침은 하나 이상의 신규의 구성을 통해 흡인 라인 연결부를 통과하는 소음 및 진동의 구조적 전달을 완화시키는 것이다.
본 개시내용의 양태에 따라서, 도 8a는 고정자 홀더(124)의 실시예를 도시하고, 도 8b는 고정자 홀더(124)에 의해 유지되는 고정자(109)를 도시한다. 고정자 홀더(124)는 압축기의 케이싱과 고정자(그러므로, 모터) 사이에 물리적 분리 또는 간극을 제공할 수 있다. 즉, 고정자(109)는 케이싱(113)과의 직접 접촉이 방지된다. 따라서, 고정자 홀더(124)는 음향 및 진동 에너지를 고정자로부터 케이싱으로 직접적으로 전달하기 보다는 케이싱에 도달하기 전에 음향 및 진동 에너지를 고정자 홀더를 통해 펌프로 지향시킴으로써 고정자로부터의 음향 및 진동 에너지를 위한 간접적인 구조적 전달 경로를 제공할 수 있다. 즉, 고정자로부터 케이싱으로 진행될 수 있는 소음 및 진동 에너지는 펌프로 재지향되고 해당 공정에서 댐핑된다. 그 결과, 고정자에 대해 케이싱의 남아있는 유일한 직접적인 연결부는 고정자에 대한 전기 배선, 및 고정자 홀더를 통한 펌프 조립체에의 부작점(들)이다. 고정자 홀더(124)는 음향 및 진동 에너지 전달에 대해 일반적으로 높은 임피던스를 나타내도록 다른 댐핑 구성요소로 구성되고 그리고/또는 다른 댐핑 구성요소와 함께 사용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8b에 제공된 바와 같이, 통상적인 회전식 압축기의 경우 고정자(109)를 압축기 케이싱에 수축 끼움하기 보다는, 고정자 홀더(124)는 펌프 상에 고정자(109)를 장착하는데 사용될 수 있다. 이러한 구조적 출발은 고정자(109)로부터 발산되는 소음 및 진동의 구조적 전달을 케이싱으로부터 멀리 그리고 펌프를 향해 효과적으로 재지향한다. 고정자(109)는 고정자 보유 커버(125)(또는 컵)에 가압 끼움되거나 고정될 수 있다.
고정자 홀더(124)는 압축기 케이싱 내에 대부분 존재하는, 상부 플랜지, 머플러 위쪽에 그리고 모터 아래쪽에 위치된 미사용 공간을 차지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 제조 및 조립 도중, 고정자 보유 컵(125)에 의해 점유되는 공간을 수용하기 위해, 케이싱의 직경은 컵(125)의 두께만큼 확대될 수 있고, 또는 고정자 홀더가 고정자에 부착되는 고정자의 외경의 하부 부분의 반경이 컵의 두께만큼 감소되는 경우, 케이싱의 크기는 전혀 증가될 필요가 없다.
도시된 바와 같이, 고정자 홀더(124)는 수평으로 배치된 2개의 소형 탭(126)을 구비할 수 있고, 소형 탭은 각각 고정자(109)를 펌프 조립체에 체결하는데 사용될 수 있는 구멍(127)을 구비한다. 서로 상호간에 부착되는 경우, 고정자 홀더(124) 및 고정자(109)는 지지형 고정자 조립체(123)를 형성하도록 조합될 수 있다. 조립될 때, 서로에 대해 고정자 및 케이싱을 확고하게 부착(예를 들어, 수축 끼움)하기 보다는, 고정자 보유 컵(125)의 사용을 통해 케이스(113)와 고정자(109) 사이에 물리적인 간극이 형성된다. 그 결과, 고정자(109)로부터 케이스(113)로 구조적으로 직접적으로 전달될 수 있는 소음 및 진동이 이제 제거되고, 또는 고정자와 펌프 사이의 부착점으로 재지향된다. 즉, 본 실시예에서, 2개의 소형 수평 탭(126)은 고정자(109) 내에 생성된 소음 및 진동이 펌프로 전달되는 오직 2개의 구조적 경로를 제공한다. 몇몇 경우, 고정자 홀더의 통합은 회전자 및 펌프에 대해 고정자를 정확하게 사전 위치설정 및 사전 정렬함으로써 전체적인 압축기 조립 공정을 단순화할 수 있고, 상술된 바와 같이 케이싱에의 고정자의 수축 끼움 및 케이싱에 대한 펌프의 가용접으로 인한 위치설정 및 정렬의 불확실성을 제거한다.
몇몇 실시예에서, 와셔, 스프링 및 다른 댐핑 재료/구성요소가 탭(126)의 양측에 선택적으로 제공될 수 있다. 이러한 댐핑 구성요소는 고정자로부터 펌프 조립체까지 음향 및/또는 진동 에너지와 관련된 응력파의 구조적 전달을 실질적으로 방해 또는 감소시키는데 충분한 임피던스를 구비할 수 있다. 몇몇 경우, 고정자 홀더 및/또는 댐핑 구성요소의 구조는, 예를 들어 경로의 영역 또는 기하형상의 급격한 변화를 갖는 좁은 구조적 구성요소를 통해 전달 경로를 제한하고 그리고/또는 인터페이스부에서 급격한 임피던스 불일치를 도입하도록 기능할 수 있다(예를 들어 유사하지 않은 재료를 사용함).
몇몇 경우에서, 탭(126) 내의 구멍(127)은 이를 통해 연장하는 볼트의 직경보다 클 수 있다. 예를 들어, 구멍(127)은 볼트의 외경과 구멍의 내경 사이에서 직접적인 접촉이 발생하지 않도록 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자 홀더는 고정자에 대한 진동 및/또는 음향 댐핑 기구를 제공하는 인터페이스부에서 또는 인터페이스부 내에 구조적 댐핑 재료의 삽입을 허용한다.
고정자 홀더는 사용되는 압축기의 유형에 따라서 임의의 적절한 크기, 형상, 및 중량을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자 홀더는 50 그램 내지 70 그램일 수 있다. 예를 들어, 1.4 cc 및 1.9 cc 변위 압축기에 대해, 고정자 홀더(124)의 중량은 대략 60 그램일 수 있다.
도 9a는 펌프 홀더(129)의 실시예를 도시하고, 도 9b는 펌프 홀더(129)에 의해 보유되는 펌프를 도시한다. 펌프 홀더(129)는 압축기의 케이싱과 펌프의 측부 사이에 물리적 분리를 제공한다. 펌프 홀더는 예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같이 펌프의 저부에 부착될 수 있다. 또는, 펌프 홀더는 펌프 홀더의 상부, 또는 상하 반전되어 위치결정된 펌프의 임의의 다른 적절한 위치에 부착될 수 있다. 도 17에 도시된 실시예에서, 펌프의 주연부 레그부는 펌프 또는 모터 펌프 조립체를 케이싱에 부착하는데 사용될 수 있다. 따라서, 펌프 홀더는 펌프와 케이싱 사이의 소음 및 진동을 위한 완충부로서 작용할 수 있다. 고정자 홀더에 의해 제공되는 구성과 마찬가지로, 펌프 홀더는 또한 전체적인 진동, 음향 및 열적 임피던스를 증가시키도록 기능하는 추가의 댐핑 구성요소를 수용할 수 있다.
도시된 바와 같이, 펌프 홀더(129)는 상대적으로 얇고, 편평한 기저부(130) 및 다수의 얇고 좁은 커플링 부재(131)를 구비하고, 커플링 부재는 수직 탭 또는 직립 부재로서 제공되며 기저부의 주연부에 위치된다. 이러한 실시예에서, 3개의 커플링 부재(131)가 제공되지만, 임의의 적절한 개수의 구조적 부재가 임의의 적절한 구성으로 제공될 수 있는 점이 이해될 수 있다. 커플링 부재(131)와 함께 기저부(130)는 도 9b에 도시된 지지 펌프(128)를 형성한다.
펌프는 압축기 케이싱에 가용접되기 보다는, 본 실시예에서 케이싱에 직접 부착되지 않는다. 대신에, 펌프는 펌프 홀더의 기저부에 부착될 수 있고, 커플링 부재(131)는 케이싱에 용접, 체결, 가압-끼움, 간섭 끼움 또는 접합될 수 있다. 예를 들어, 커플링 부재(131)는 케이싱에 적은 열로 용접될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 펌프 홀더를 케이싱에 고정하는 방법으로서 커플링 부재(131)의 가용접의 대체예로서, 커플링 부재(131)는 소정의 커플링 특징부, 예를 들어, 케이싱에 의해 형성된 공간 내에 펌프 홀더가 가압-끼움되게 하는 돌출부 또는 리브형 표면(149)을 포함할 수 있다. 이러한 구성은 또한 펌프로부터 케이스까지 발산하는 소음 및 진동의 직접적인 구조적 전달을 방지 또는 완화시키도록 기능할 수 있다. 커플링 부재(131) 상의 이러한 리브 구조(ribbing)는 적절한 치수를 가질 수 있고, 펌프 홀더의 제조 공정(예를 들어, 스탬핑)에 용이하게 통합될 수 있다. 이러한 구성은 펌프 홀더를 케이스 내에 열 수축 끼움, 가압-끼움, 또는 간섭-끼움되게 할 수 있다.
이는 케이싱 및 펌프 홀더의 커플링 부재들 사이의 가용접의 사용을 제거하는데 유리할 수 있다. 예를 들어, 돌출부 또는 리빙을 채용한 이러한 대안 방법은 더 높은 임피던스, 및 이에 따라 케이싱 및 펌프 홀더의 인터페이스부에서의 음향 및 진동 에너지의 적은 전달을 발생시키는 커플링 부재(131)와 케이싱 사이의 전체 접촉 면적을 감소시킬 수 있다.
여러 실시예에서, 펌프 홀더(129)는 저부 플랜지 아래, 펌프와 케이스(113) 사이, 그리고 오일 섬프(118) 위의 압축기 케이싱 내에 존재하지만 사용되지 않는 공간을 이용할 수 있고, 따라서, 압축기 케이스(113)의 직경 또는 높이의 확대를 요구하지 않는다. 커플링 부재(131)에 의해 형성되는 외경은 전형적으로 케이스에 용접될 수 있는 펌프 실린더의 외경과 유사할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 도시된 바와 같이 실린더가 더 이상 가용접을 위해 사용되지 않기 때문에, 실린더의 외경이 감소되고, 추가로 실린더의 전체 중량을 감소시킬 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 펌프 홀더(129)는 편평한 기저부(130) 내에 4개의 구멍(132)을 구비하고, 이 구멍은 케이스(113)에 펌프의 저부를 (예를 들어, 볼트를 통해) 체결하는데 사용될 수 있다. 상술된 바와 같이, 펌프 홀더의 주연부 주위의 커플링 부재(131)는 케이스(113)에 대한 부착 위치로서 사용될 수 있다. 펌프 홀더(129)의 커플링 부재(131)는 임의의 적절한 부재, 예를 들어, 용접, 체결, 수축-끼움, 간섭 끼움, 또는 가압-끼움에 의해 부착될 수 있다.
그 결과, 지지형 펌프(128)로부터 케이싱까지 구조적으로 전달되는 직접적인 소음 및 진동의 대부분은 종래 기술의 회전식 압축기의 상태에서 서로에 대해 확고히 부착되는 대신, 케이싱과 펌프(128) 사이에 물리적 분리 간극으로 인해 크게 제거될 수 있다. 고정자(109)로부터 펌프(128)로 전달된 소음 및 진동에 추가로, 펌프(128)에 의해 생성된 소음 및 진동은 먼저 4개의 구멍(132)을 통과하는 볼트 연결부를 통과하여 진행해야 하고, 이는 펌프 홀더(129)의 편평한 기저부(130)와 펌프(128)의 저부 사이에 상당한 수준의 임피던스를 도입할 수 있다. 이후, 소음 및/또는 진동 에너지는 펌프(128)가 체결된 케이싱까지 구속 및 제한된 구조적 경로를 따른다.
몇몇 실시예에서, 4개의 구멍(132)은 펌프 홀더(129)를 케이싱에 부착하기 위해 통과하는 볼트의 직경보다 크고, 따라서 볼트의 외경과 구멍의 내경 사이에 직접적인 접촉은 존재하지 않는다. 예를 들어 도 11에 도시된, 상술된 다른 접촉 지점과 마찬가지로, 4개의 볼트 구멍 연결부는 펌프(128)와 케이스(113) 사이의 음향, 진동 및 열 에너지의 전달을 추가로 감소시키기 위해 높은 임피던스를 추가로 도입하는 선택적 와셔 및 댐퍼를 구비할 수 있다.
몇몇 경우, 선택적 완충부/와셔(예를 들어, 에너지 흡수 재료)가 펌프 홀더(129)와 저부 플랜지(102)의 저부 사이에 또한 펌프 홀더(129)와 볼트 사이에 삽입될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 펌프 홀더(129)의 기저부 또는 다른 특징부(들)는 예를 들어, 가압-끼움 절차 도중 케이스(113) 내에 커플링 부재(131)에 의해 전달되는 감소된 용접 열 또는 힘에 의해 발생될 수 있는 펌프 홀더의 편평한 기저부(130)의 왜곡에 양호하게 저항하도록 형성된다(예를 들어, 반경방향, 물결 패턴).
몇몇 실시예에서, 펌프 홀더(129)의 커플링 부재(131) 및 케이스는 동일한 재료(예를 들어, 스탬핑 가공된 스틸)로 제조되고, 커플링 부재의 열을 보유하는 용량은 열을 보유하는 케이스의 용량보다 적을 수 있다. 따라서, 오직 상대적으로 적은 양의 열이 케이스(113)를 3개의 커플링 부재(131)에 용접하는데 요구될 수 있고, 이는 종래 기술의 회전식 압축기의 상태의 제조 도중 행해지는 경우 실린더(100) 또는 플랜지(101 또는 102)에 대한 케이스의 용접과 관련된 용접 공정에 비교할 때, 용접 조립이 더 용이하게 발생할 수 있다. 이에 의해 강하지만, 소형 접촉점이 발생되고, 예를 들어 펌프 홀더(129) 위에 위치된 펌프의 과열로 인한 손상/변형의 위험이 감소된다. 그 결과, 커플링 부재가 케이싱에 용접 또는 커플링될 때 훨씬 낮은 양의 열이 인가될 수 있고, 따라서, 지지형 펌프(128) 내의 열적 왜곡은, 지지형 펌프(128) 내의 열적 유발 변형이 존재하더라도 펌프 내의 바람직하지 않은 결함을 발생시키지 않는 지점까지의 사소하고 하찮은 양까지 사실상 제거 또는 감소될 수 있다.
펌프 홀더가 일측에서는 회전식 압축기의 펌프에 부착 또는 커플링(예를 들어, 체결 또는 가압-끼움)되고 다른 측에서는 케이싱에 부착 또는 커플링되는 이러한 구성은 다수의 장점을 제공한다. 예를 들어, 펌프 홀더는 펌프 조립체를 케이싱으로부터 예컨대, 펌프 조립체와 케이싱 사이의 환형 간극을 사용하여 물리적으로 분리하도록 기능하고, 이는 펌프와 케이싱 사이의 음향 및/또는 진동 에너지를 위한 직접적인 구조적 전달 경로의 대부분을 효과적으로 제거할 수 있다.
펌프 홀더를 채용하는 것은 또한 압축기 제조 도중 압축기의 내부 부분(즉, 모터와 함께 펌프 조립체)을 케이싱에 부착하는 공정을 단순화할 수 있다. 예를 들어, 펌프의 측부는 케이싱에 가용접되도록 요구되지 않는다. 오히려, 펌프 홀더는 케이싱에 용접 또는 가압-끼움될 수 있다.
펌프 홀더는 또한 전달된 응력파의 진폭을 감소시키고 높은 임피던스를 부과하도록 설계된 펌프 홀더를 구비함으로써 펌프로부터 케이싱까지 음향 및/또는 진동 에너지 흐름과 관련된 응력파의 구조적 전달을 감소 및/또는 방해하도록 기능할 수 있다. 펌프 홀더는 여러 방법을 통해, 예를 들어 얇은 재료를 사용하고, 좁고 제한된 전달 경로를 생성하고, 경로의 기하형상 또는 영역의 급격한 변화를 제공하고, 소음/진동 전달을 위한 초크(choke) 지점을 제공하고, 접촉 면적을 감소시키고 그리고/또는 다른 재료를 사용함으로써 인터페이스부에서의 급격한 임피던스 불일치를 도입하기 위한 펌프 홀더의 형상의 디자인을 통해, 음향 및 진동 에너지의 구조적 전달에 대한 장벽으로서 기능할 수 있다. 유사한 장점이 또한 고정자 홀더에 대해서 발생할 수 있다.
펌프 홀더는 얇은 스탬핑 가공된 스틸로 제조될 수 있고 이에 부착/체결되는 편평한 저부를 구비할 수 있고 전체적인 모터 펌프 조립체의 일부가 된다. 케이싱과 펌프 홀더의 저부 사이의 연결 지점 각각은 펌프로부터 펌프 홀더 및 케이스까지 음향 및 진동 에너지의 전달을 지연시키는 병목부 또는 초크 지점으로서 기능하도록, 상대적으로 좁은 접촉 면적을 구비할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 금속, 중합체, 복합체로 제조된 톱니형 표면을 구비한 소형의 얇은 와셔 또는 인서트가 또한 전달에 대한 임피던스의 공급원 또는 에너지 댐퍼로서 사용될 수 있다.
펌프 홀더는 사용된 압축기의 유형에 따라서 임의의 적절한 크기, 형상, 중량 및 구성을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 펌프 홀더는 15 그램 내지 40 그램일 수 있다. 예를 들어, 1.4 cc 및 1.9 cc의 변위 압축기에 대해, 펌프 홀더(124)의 중량은 대략 25 그램일 수 있다.
도 10은 고정자 홀더 및 펌프 홀더를 포함한 댐핑 구성요소가 내장된 모터 펌프 조립체(133)의 예시적인 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 추가의 구성요소를 통합하는 것은 고정자 홀더 및 펌프 홀더가 제공되지 않은 조립체에 비해 모터 펌프 조립체의 전체 동봉부를 확대시키지 않는다. 즉, 고정자 홀더 및/또는 펌프 홀더는 유사한 냉각 용량의 현존하는 컴팩트 회전식 압축기에 비해 요구될 수 있는 더 넓은 케이싱 또는 공간을 요구하지 않고서 회전식 압축기 시스템을 위해 제작되는 모터 펌프 조립체 내에 통합될 수 있다.
여기서, 모터 펌프 조립체(133)는 도 8b의 지지형 고정자 조립체(123) 및 도 9b의 지지형 펌프(128)를 포함한다. 즉, 모터 펌프 조립체(133)는 고정자 홀더(124) 및 펌프 홀더(129)를 추가한 회전식 압축기 펌프부의 모든 관습적 부분을 포함한다. 고정자 홀더(124) 및 펌프 홀더(129)는 케이싱으로부터 고정자 및 펌프를 위한 장벽을 효과적으로 제공할 수 있고, 따라서, 본 실시예에서, 모터 펌프 조립체의 주 본체는 3개의 커플링 부재(131)의 3개의 부착 지점(예를 들어, 가용접된 지점 또는 3개의 돌출부(149)), 고정자(109)의 권선부에 대한 전기 접속부(134), 및 흡인 포트(110)에서의 흡인 튜브(111) 연결부를 제외하고는, 케이싱 또는 케이싱의 연장부와 직접적으로 접촉하지 않는다.
설명된 바와 같이, 펌프 홀더(129)의 3개의 소형, 얇고 좁은 커플링 부재 또는 탭(131)은 각각의 부착(예를 들어, 케이싱 및 케이싱의 연장(부)에 대한 가용접) 지점을 제공할 수 있다. 압축기 제조 공정 도중, 모터 펌프 조립체(133)는 먼저 적절하게 정렬 및 배열된 여러 구성요소와 함께 조립된다. 이후, 모터 펌프 조립체는 종래 기술의 회전식 압축기의 상태의 표준 조립 공정을 따르거나 가압-끼움 등의 상술된 다른 방법을 사용하여 가용접되도록 케이스 내에 삽입된다. 본 실시예에서, 3개의 소형 커플링 부재(131) 및 케이스의 가용접 도중에, 펌프의 정밀 기계가공부 및 정렬된 구성요소의 온전한 일체성을 유지하기 위해 일반적으로 적은 양의 열이 요구되어 펌프에 전달된다. 따라서, 이러한 구성은 제조시 분리의 전체적인 위험을 실질적으로 감소시킬 수 있다.
여기에 설명된 바와 같이, 모터 펌프 조립체(133) 내에 통합된 고정자 홀더(124) 및 펌프 홀더(129)는 열적 완충 효과뿐만 아니라 의도된 적용예의 요구 조건에 따라서 내장된 진동 댐핑 및 음향 감쇠 기구의 여러 수준을 수용할 수 있다. 예를 들어, 고정자 홀더 및 펌프 홀더를 통합함으로써, 케이싱으로부터 모터 펌프 조립체의 임의의 부분으로 전달되는 용접 열의 양은 상당히 감소되고, 이에 의해 임의의 임계적 정밀 부분에 대한 손상의 위험을 사실상 감소 및 제거하고, 따라서 압축기 제조 도중 제조시 분리를 낮추고 이에 따라 제조된 압축기 중 좁은 변화를 갖는 높은 수준의 압축기 성능을 보장한다.
또한, 홀더의 존재는 조립 공정 도중 여러 압축기 펌프 및 구동부의 정렬을 단순화한다. 낮은 수준의 진동 및 음향 에너지가 또한 모터 펌프 조립체(133)로부터 케이싱으로 전달되며, 이는 전달 경로가 고정자 홀더, 펌프를 통해 그리고 펌프 홀더를 통해 지향되어, 압축기 작동 도중 소음 및 진동 수준을 낮추기 때문이다. 또한, 모터 펌프 조립체의 이러한 실시예의 도입은 종래 기술의 회전식 압축기에 비해 케이싱의 크기, 전체 중량, 및 전체 회전식 압축기에 대한 전체 비용에 대한 적용 가능한 불리한 효과를 갖지 않는다.
상술된 바와 같이, 전체 압축기의 중량 및 크기를 실질적으로 증가 또는 변경하지 않고서, 펌프 및 고정자를 위해 동시에 사용되는 댐핑부 및 여러 선택적 와셔와 함께, 이러한 슬림 및 경량의 추가적 구성요소, 고정자 홀더(124) 및 펌프 홀더(129)의 사용은 흡인 라인 연결부를 통과하는 남아있는 전달 경로를 제외하면, 케이스(113)로부터, 모터 펌프 조립체(133)로 총괄적으로 지칭되는 소음 및 진동 발생 내부 부분(즉, 펌프 및 모터)의 효과적인 전역적 격리를 달성한다.
이제, 모터 고정자(109)로부터 그리고 지지형 펌프(128)로부터의 고주파 소음 및 진동으로부터 조합된 에너지의 대부분은 주파수 및 진폭의 관점에서 모터 펌프 조립체(133)의 전체 질량/관성에 의해 담지 및 변경된다. 이후, 에너지는 에너지의 전달에 대한 상당한 장벽이 되도록 설계된 펌프 홀더(129), 및 예를 들어 댐핑 재료가 패스너(예를 들어, 스크류, 볼트, 와셔 등)와 조합하여 삽입되는 경우 에너지 소산기를 통해 케이스(113)까지 전달될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 높은 주파수 소음 및 진동은 모터 펌프 조립체의 큰 질량 및 관성에 의해 변경 및 감쇠된다. 동일한 방식에서, 펌프로부터 생성된 소음 및 진동은 댐핑 재료에서 변경, 감쇠, 및/또는 소산될 수 있다. 이는 임의의 실질적인 감쇠 없이, 고정자 또는 펌프가 직접적으로 케이스와 (예를 들어, 용접을 통해) 접촉하는 케이스 벽에 고정자 또는 펌프로부터 발산되는 소음 및 진동이 직접적으로 전달되어 소음 및 진동이 전체 강도에서 제공되는 종래 기술의 회전식 압축기 설계의 상태와 현저히 대조된다.
상술된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 다수의 와셔 및 댐퍼는 음향, 진동 및 열적 에너지의 전달에 대한 임피던스를 증가시키고 이에 따라 에너지의 소산을 증진시키기 위해 선택적으로 고정자 홀더 및/또는 펌프 홀더와 함께 설치될 수 있다. 도 11은 모터 펌프 조립체(133) 내의 에너지의 소산 및 전달의 여러 모드를 예시하는 실시예를 도시한다.
고정자(109)(도 11에 도시되지 않음)에서 생성된 음향 및 진동 에너지는 고정자 홀더(124)의 컵(125)에 직접적으로 전달된 후 컵(125)의 기저부까지 아래쪽으로 진행하고, 이후 2개의 소형 탭(126) 내로 2개의 90도 턴을 행하며, 여기서 전달은 이를 통과하는 높은 수준의 임피던스로 인해 제한된다. 추가로 도시된 바와 같이, 이후 음향/진동 에너지는 2개 세트의 와셔/댐퍼(137)를 통해 2개의 볼트(136)의 헤드로 그리고 2개의 와셔/댐퍼(138)를 통해 상부 플랜지(101)의 상부로 진행하고, 각각의 전달 인터페이스부 및 경로는 급격한 임피던스 불연속부를 구비한다.
고정자 홀더의 내측의 그리고 인터페이스부에서의 급격한 임피던스 불연속부와 함께 2개 세트의 와셔/댐퍼를 통과하는 높은 임피던스 전달 경로로 인해, 음향 및 진동 에너지는 펌프로 전달되기 전에 반사되고, 소산되어 완화된다. 여러 실시예에서, 펌프는 모터 펌프 조립체(133)의 저부측을 구성하고, 펌프 홀더(129)에 의해 유사한 에너지 소산 및 완화가 발생한다.
다시 도 11을 참조하면, 고정자(109)로부터 유래되고 후속하여 전달되는 음향 및 진동 에너지, 및 펌프 자체 내에서 생성되는 소음 및 진동 에너지는 2개의 경로를 통해 흐를 수 있고, 하나의 경로는 4개 세트의 와셔/댐퍼(140)에 대해 실린더(100)에 스크류 결합된 4개의 볼트(139)의 헤드로부터 펌프 홀더(129)의 얇은 기저부(130)까지이며, 이 얇은 기저부(130) 내에서 높은 임피던스를 경험한다. 에너지는 매우 작은 접촉 면적 및 높은 댐핑 성능을 갖는 와셔/댐퍼를 통과하여 추가로 소산되고 감쇠된다. 다른 전달 경로는 저부 플랜지(102)의 저부로부터 4개 세트의 와셔/댐퍼(141)를 통해 펌프 홀더(129)의 기저부(130)까지이다. 일단 펌프 홀더(129)의 기저부(130)에 도달하면, 음향 및 진동 에너지는 기저부(130)를 통해 확산 및 전파되고, 이후 주연부의 3개의 수직 탭(131)의 네트부에 위치된 좁은 초크 지점에서 90도 턴을 행하며, 임피던스는 탭(131)의 네트부에서 급격히 증가하여 에너지의 전달을 감소시킨다. 3개의 탭(131)이 예를 들어, 케이스 내의 키형 홈으로써 볼트 체결 또는 나사 체결 되는 등, 케이스에 가용접되거나 연결되는 경우, 음향 및 진동 에너지는 탭(131)과 케이스(113)(도 17에 또한 도시됨) 사이의 다른 세트의 임피던스 불연속부를 통해 케이스(113)(도 17에 도시됨)에 전달된다.
상술된 각각의 볼트를 위한 다중 세트의 와셔/댐퍼의 사용은 특히 중합체 재료 또는 사강(dead steel) 등의 에너지 소산 재료가 체결 구성요소의 일부로서 사용되는 경우, 에너지 전달에 대한 소산 및 임피던스를 증가시키고 저부 플랜지로부터 펌프 홀더까지 소음 및 진동의 전달을 감소시킬 수 있다. 본 실시예는 펌프를 케이싱에 용접하고 고정자를 케이싱 내에 수축 끼움하는 종래 기술의 실행 상태로부터 상당한 진전이다.
선택적 와셔/댐퍼를 구비하지 않은 본 개시내용에 따라서 제조된 압축기의 실시예는 본 개시내용의 필요한 양태가 아닌 배출 소음 감소를 감소시키기 위해 임의의 머플러를 사용하지 않더라도 예를 들어 90 cm 및 60 Hz에서 대략 40 dB의 상당히 낮은 수준의 소음을 달성할 수 있다. 이는 종래 기술의 회전식 압축기의 상태에 비교할 때 소음의 약 14 dB 감소이다.
상술된 바와 같이, 추가적 댐핑 구성요소는 고정자 홀더 및 펌프 홀더와 협동하여 사용될 수 있다. 고정자 홀더 및 펌프 홀더뿐만 아니라 이들 추가적 댐핑 구성요소는 압축기 내의 전체 환경과 호환 가능한 임의의 적절한 재료를 이용 및 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 구성요소는 스탬핑 가공된 스틸 또는 스탬핑 가공된 스틸 이외의 재료, 예를 들어, 주조 금속(예를 들어, 주철), 사강, 소결 금속(예를 들어, 분말상), 구리, 스탬핑 가공된 알루미늄, 중합체, 앨라스토머, 복합체, 등 또는 이의 조합체로 제조될 수 있다. 몇몇 경우, 하나 이상의 점성, 점탄성, 또는 마찰 댐핑 재료가 고정자 홀더와 펌프 홀더 사이의 인터페이스부에 삽입될 수 있다. 이러한 재료는 냉매 및 이와 관련된 조건과 호환 가능할 수 있다.
소음 수준을 감소시키기 위해 여기에 설명된 수단에 추가로, 소음을 감소시키는 다른 방법이 채용될 수 있다. 예를 들어, 압축기의 소음 전달을 감소시켜 배출 및 흡인 공정으로부터 발생되는 소음 및 진동을 추가로 감소시키기 위해, 헬름홀츠(Helmholtz) 공진기, 머플러, 필터, 등 및/또는 다른 방법의 사용이 가능하고 바람직하다.
모터 및 펌프가 케이싱으로부터 실질적으로 격리/완충되는 상기 소음/진동 완화 시스템을 도입함으로써, 흡인 튜브(111)는 소음 및 진동의 내부 공급원과 케이스(113) 사이에서 오직 남아있는 구조적으로 고체의 경로로서 잔류한다. 본 개시내용의 실시예는 또한 흡인 튜브에 대한 연결과 관련된 소음 및 진동이 또한 감소될 수 있는 회전식 압축기의 구성예를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 흡인 연결부 주위의 영역은 흡인 칼라부, 중합체 링 시일, 회전식 시일, 와셔, o-링, 등 여러 댐핑 재료를 사용하여 변경될 수 있다. 도 12는 흡인 튜브를 위한 중합체 o-링 시일을 포함하는 흡인 라인 연결부의 실시예를 도시한다. 이는 실린더(100)의 흡인 포트(110)에 대해 고체 금속성 시일을 형성하는 흡인 튜브 및 흡인 칼라부로 인해 음향 및 진동 에너지를 더욱 전달하는 경향이 있는 대형 스틸 흡인 칼라부와 대조된다.
여기서, 흡인 튜브는 펌프 조립체에 강성으로 부착되지 않고, 그 결과, 구조적 전달 경로는 모터 펌프 조립체와 케이싱 사이의 중합체 O-링 시일을 포함하여, 해당 경우일 수 있는 것보다 전체적으로 더 낮은 소음 및 진동 전달이 발생된다. 본 실시예에서, 흡인 튜브(111)는 실린더(100)의 흡인 포트(110)의 내경 표면에 대해 흡인 튜브를 밀봉하기 위해 사용되는 중합체 링(들)(137)과 함께 실린더 포트 내에 삽입되고, 이에 의해 양쪽 진동 및 음향 에너지를 위한 높은 전달 손실을 갖는 비-구조적, 비-강성 연결부를 초래한다.
도 13은 소음 및 진동을 감소시키는 흡인 라인 연결부의 다른 실시예를 도시하고, 흡인 라인은 펌프와 회전 접촉 상태인 환형 캐비티 형상 흡인 플리넘에 연결되며 플리넘은 모터 펌프 조립체 내의 압축기의 흡인측과 연통한다. 여기서, 흡인 플리넘 링(140)(또는 외부 지지부) 및 변경된 저부 플랜지(138)(또는 내부 지지부)가 제공된다. 흡인 플리넘 링(140)은 커플링 부재(131)가 케이스(113)에 가용접되거나 부착될 수 있는 펌프 홀더(129)와 쌍을 이루거나 이와 커플링될 수 있다. 흡인 튜브(111)는 흡인 튜브(111)의 외부 표면과 흡인 포트(110) 사이에 시일을 형성하기 위해 흡인 칼라부(112)에서의 가압에 의해 흡인 플리넘 링의 흡인 포트(110) 상으로 기계적으로 팽창될 수 있다. 흡인 가스는 흡인 포트(110)를 통해 흡인 플리넘 링(140) 내의 흡인 플리넘(141)(본 실시예에 대해 환형 캐비티)에 공급될 수 있다.
본 실시예에서, 매니폴드/플리넘(141)은 흡인 라인에 의해 공급되고 회전 접촉 인터페이스부를 통해 펌프의 입구 포트와 연통한다. 이 회전 접촉 인터페이스부는 인터페이스부에서의 오일 윤활을 포함한 시일로서 작용한다.
모터 펌프 조립체(133)는 이제 고정자(109), 고정자 홀더(124), 변경된 저부 플랜지(138)를 구비한 펌프, 흡인 플리넘 링(140), 및 흡인 플리넘 링(140)을 지지하는 펌프 홀더(129)를 포함할 수 있다. 변경된 저부 플랜지(138)와 흡인 플리넘(141) 사이의 밀봉은 반경방향 거리에서 긴밀한 반경방향 간격 및 윤활 오일에 의해 달성될 수 있다.
본 실시예에서, 전체 모터 펌프 조립체(133)는 이제 흡인 플리넘 링(140)에 관해 자유롭게 회전할 수 있고, 흡인 플리넘 링은 펌프 홀더(129)에 의해 고정되고, 펌프 홀더는 이어서 커플링 부재(131)를 통해 케이스에 고정된다. 흡인 플리넘(141)은 변경된 저부 플랜지(138)의 수직 원주방향 면 상에 드릴 가공된 흡인 구멍(139)을 통과하여 변경된 모터 펌프 조립체(133) 내의 압축기의 흡인측과 연통된다. 이 경우, 중심 설정 스프링(도면에 도시되지 않음)은 변경된 모터 펌프 조립체(133)가 회전식으로 중심 설정되는 것을 보장하기 위해, 모터 펌프 조립체(133)와 흡인 플리넘 링, 케이스 또는 압축기 내의 임의의 고정된 지점 사이에 제공될 수 있다.
마찰/점성 댐핑은 흡인 플리넘 링(140)의 내부 직경방향 표면과 변경된 저부 플랜지(138) 사이의 인터페이스부에 제공될 수 있다. 적당한 댐핑(예를 들어, 스프링)을 설계함으로써, 압축기의 작동 속도에 의해 가압되는 오실레이션(oscillation) 주파수에 대해 회전식으로 오실레이팅되는 모터 펌프 조립체의 관성 모멘트를 수용하기 위해, 통상의 기술자는 진동의 에너지를 소산시키도록 임계 댐핑을 제공하면서 모터 펌프 조립체의 각도 변위를 최소 수준(예를 들어, 고정자의 원주부에서 수 미크론)으로 제한하기 위해 근임계 댐핑을 달성할 수 있다. 이는 고정자(109)에 대한 도 10(도 13에 도시되지 않음)의 모터 펌프 조립체의 전기 접속부(134)의 일체성이 압축기의 수명 도중 유지될 수 있는 것을 보장한다.
관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 일반적으로 공지된 바와 같이, 임계 댐핑 시스템은 바람직하지 않은 오실레이션을 억제하는 시스템이다. 예를 들어, 도 14는 부분적으로만 댐핑되는 시스템에 비해 임계적으로 댐핑된 시스템을 일반적으로 도시하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 임계적으로 댐핑되지 않은 시스템, C/Cc = 0, 에 대해 주파수(ω)가 공진 주파수(ωo)에서 작동되는 경우, 진폭은 상당히 증가하고, 시스템이 임계적으로 댐핑되더라도, C/Cc = 1, 진폭은 상당히 증가한 것으로 관측되지 않는다. 본 명세서에 설명된 실시예에 대해, 임계적으로 댐핑된 가압 오실레이션 시스템은 스프링, 관성, 댐핑 구성요소를 구비한 가압 진동 시스템을 포함할 수 있고, 가압 오실레이션 시스템은 관심 가압 입력 주파수 범위에서의 가압 오실레이션의 최소 오실레이션 진폭을 발생시키는 임계 댐핑을 갖는다.
펌프 모터 조립체 및 스프링의 구성요소, 임계 댐핑에 접근하는 관성 파라미터의 댐핑 및 모멘트를 신중하게 설계함으로써, 도 13에 도시된 실시예는 회전식 압축기의 소음 및 진동을 달성 불가능한 매우 낮은 수준까지 감소시키기 위해 케이싱에 대한 임의의 고체 또는 강성 구조적 연결부없이 압축기의 전체 내부 구성요소(펌프 모터 조립체(133))를 케이싱으로부터 격리할 수 있다. 추가로, 이러한 격리는 케이싱의 크기를 증가시키거나 제조를 위해 고가의 부분 또는 처리를 요구하는 임의의 필요없이 달성될 수 있다.
도 15는 소음 및 진동을 감소시키도록 구성된, 변경된 흡인 라인 구성을 갖는 회전식 압축기의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 압축기는 케이싱의 내부를 2개의 상이한 압력 공간으로 분할하는 압력 분리 부재(예를 들어, 분리 캡(142))를 포함하고, 하나의 압력 공간은 흡인 압력(흡인 라인(111)에 제공됨)에서 유지되고 다른 압력 공간은 배출 튜브(116)로 포팅되는 배출 압력에서 유지된다. 압력 영역 중 하나의 압력 영역은 압력 분리기 캡 및 상부 캡에 의해 에워싸이고, 다른 압력 영역은 압력 분리기 캡 및 케이스에 의해 에워싸인다. 이러한 실시예는 적어도 부분적으로 배출 라인 또는 흡인 라인 모두가 펌프 조립체의 포트에 물리적으로 연결되거나 각각의 포트와 접촉하지 않기 때문에 종래 기술의 회전식 압축기의 상태의 보통의 실행으로부터 전진이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 케이싱 내의 공간은 2개의 상이한 압력 영역으로 분할되고, 상부 상의 하나의 압력 영역은 압력 분리기 캡(142), 중합체 시일 링(144), 펌프(128)의 상부 표면, 및 상부 캡(114)에 의해 형성된다. 흡인 튜브(111)는 흡인 가스를 흡인 압력 영역 내에 직접적으로 도입하고, 저부에서의 다른 영역은 압력 분리기 캡(142), 중합체 시일 링(144), 배출 압력(흡인 압력보다 높음)에서 유지되며 배출 튜브(116)에 포팅되는 케이스(113) 및 펌프(128)의 저부 및 측부 표면에 의해 형성된다. 냉매 및 오일을 복귀시키기 위한 흡인 포트 연결부는 상부 플랜지(101) 및 이후 실린더(100)를 통해 흡인 구멍(143)을 통과하고, 실린더는 내부적으로 압력 공간 및 실린더(100)의 흡인 포트(미도시됨)에 이어진다.
압력 분리 캡(142)은, 실린더의 상부 또는 상부 플랜지의 주연부가 상부 플랜지와 압력 분리 캡 사이의 가요성 그리고/또는 에너지 흡수/댐핑 재료로 제조된 밀봉 링(144) 또는 와셔를 사용하여 압력 분리 캡(142)에 대해 밀봉되는 방식으로 모터 펌프 조립체(133)를 사전설치하도록 중심에 충분히 큰 구멍을 구비한다. 회전자(108) 및 고정자(109)는 전체적인 모터 전기 효율을 증가시키는데 조력할 수 있는 상대적으로 낮은 온도에서 흡인 압력 공간 내에 위치된다. 펌프의 상부 플랜지(101)는 흡인 압력 공간과 대면하고 펌프(128) 내의 실린더의 흡인 포트로 이어지는 흡인 구멍(143)을 구비한다. 배출 포트(146)는 저부 플랜지(102)로 이동되고, 모터 펌프 조립체(133)의 하부 부분은 배출 압력에 노출된다.
본 실시예에서, 모터 펌프 조립체(133)는 고정자 홀더(124) 및 펌프 홀더(129) 양자를 사용하여 압력 분리 캡(142)에 부착되고, 압력 분리 캡은 케이스(113)의 내부 직경방향 표면에 부착되는 대신 압력 분리 캡(142)에 체결하기 위해 (직립 커플링 부재보다는) 3개의 수평 탭(147)을 구비하도록 적절히 변경된다.
본 실시예에서, 4개 세트의 와셔/댐퍼(140 및 141)는 펌프(128)와 펌프 홀더(129) 사이에 이전과 같이 사용될 수 있다. 추가로, 소음 및 진동의 추가 감소의 가능성을 증가시키기 위해, 펌프 홀더(129)와 압력 분리 캡(142) 사이에 더 많은 세트의 와셔 및 댐퍼(145)를 삽입하는 다른 가능성이 존재한다.
본 실시예는 다수의 장점을 제공한다. 예를 들어, 음향 및 진동 경로는 길어지고 더욱 가늘어져서, 궁극적으로 압축기로부터 발산되는 전체적인 소음 및 진동을 낮춘다. 추가로, 압력 분리 캡(142), 상부 캡(114) 및 케이스(113)는 압축기 제조 처리를 단순화하기 위해 조립 도중 하나의 용접 작업에서 용접되는 시임일 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 펌프 홀더의 탭을 케이스에 부착하기 위해 가용접 공정이 더 이상 필요하지 않으며, 이는 이러한 부착이 선택적 와셔를 구비한 스크류 또는 볼트에 의해 탭을 압력 분리 캡에 체결함으로써 행해지기 때문이다. 추가로, 오일 섬프(118)는 종래 기술의 회전식 압축기의 상태와 마찬가지로 동일한 오일 펌핑 및 윤활 기구 및 원리를 이용하도록 배출 압력 공간 내에 위치된다. 배출 압력의 조력에 의해 윤활 오일이 압축 챔버 내에 펌핑되어 모든 이동부를 윤활하기 때문에, 펌프를 내장한 하부 격실은 또한 본 실시예에서와 같이 배출 압력에서 유지된다.
상기 장점에 추가로, 본 실시예에 따르는 회전식 압축기는 예를 들어, 모터 회전자 자석 및 고정자 권선부 절연부가 고온 유도 열화 또는 손상으로부터 보호되는 사실에 기인하여 CO2 등의 고압, 고온 냉매 또는 열 펌프 적용예를 위해 유용할 수 있다. 또한 모터의 전기 효율이 더욱 높은 것으로 예측되는데, 이는 권선부가 저온이고 따라서 낮은 저항이기 때문이다.
몇몇 경우, 상부 플랜지를 제외한, 펌프의 대부분이 배출 압력에 노출된다. 이는 압력 및 온도를 배출하기 위해 펌프의 전체 내부 공간이 누출되는 종래 기술의 회전식 압축기의 상태와 현저히 대조된다. 도 15에 도시된 압력 분리 캡의 실시예는 중앙부에 구멍을 구비한 상하 반전된 얕은 컵과 유사하다. 몇몇 실시예에서, 이 압력 분리 캡(142)은 스탬핑 가공된 시트 스틸로 제조될 수 있다.
도 15에 도시된 압축기 설계의 여러 실시예에서, 모터 펌프 조립체(133)는 펌프 홀더(129)를 통해 얕은 컵-형상 압력 분리 캡(142)의 저부측 및 환형 링 시일(144)에 고정될 수 있고, 환형 링 시일은 회전식 진동 댐퍼로서 또한 기능하면서 소음 및 진동을 위해 유효한 장벽으로서 기능할 수 있는 중합체 및/또는 다른 재료로 제조될 수 있다. 또한 펌프 홀더(129)는 예를 들어 전체 시스템이 선택적으로 그리고 근임계적으로 댐핑되도록 모터 펌프 조립체(133)의 회전 자유도를 허용하는 선택적 제공부와 함께 스프링 장전식 및 톱니형 패스너를 사용하여, 모터 펌프 조립체(133)를 압력 분리기 캡(142)에 고정하는데 사용될 수 있다. 상술된 바와 같이, 임계적으로 댐핑되는 경우, 오실레이션의 바람직한 댐핑 정도를 달성하면서 모터 펌프 조립체의 최소 회전 이동이 발생한다.
환형 링은 2개의 압력 격실 사이의 시일로서 그리고 또한 모터 펌프 조립체(133)와 압력 분리 캡(142) 사이의 소음 및 진동의 전달에 대한 장벽으로서 기능하도록 압력 분리 캡(142)과 상부 플랜지(101) 또는 실린더(100) 사이에 배치될 수 있다. 이제, 모터 펌프 조립체(133)가 그 위에 설치된 압력 분리 캡(142)이 케이스(113) 상에 가압될 수 있다. 압력 분리 캡(142)의 상하 반전된 컵의 원주방향 립부는 용접 시임으로서 작용할 수 있다. 이어서, 상부 캡(114)은 2개의 용접 시임을 형성하는 압력 분리 캡(142)의 립부와 정렬하도록 압력 분리 캡(142) 상에 가압될 수 있고, 해당 용접 시임은 얇은 스틸 시트의 3개 층(케이스(113), 압력 분리 캡(142), 및 상부 캡(114))을 접합하는 하나의 시임 용접 공정에서 한꺼번에 용접될 수 있다. 오직 하나의 용접 공정이 제조 도중 요구될 수 있는 이 방식은 오늘날 종래 기술의 압축기의 상태에서 현재 사용되는 2개 또는 3개의 용접 공정(펌프를 케이스에 접합하는 가용접, 케이스 및 상부 캡을 접합하는 시임 용접, 및 저부 캡을 케이스에 접합하는 시임 용접)과 상반된다.
상기 실시예의 파생예로서, 회전식 압축기는 탭을 케이스의 상부 근처까지 연장시키고 이들을 참조번호 142의 압력 분리기 캡과 유사한 형상의 부착 링에, 그러나 밀봉 링 없이 부착함으로써 펌프 홀더의 팁부를 케이스에 가용접하는 필요를 제거할 수 있는 방식으로, 모터 펌프 조립체(133)를 압축기 케이스에 확실히 부착하는 제공부와 함께 펌프 홀더를 구비함으로써 제조될 수 있다. 조립 작동에서, 상부 캡(114), 부착 링(미도시) 및 케이스는 하나의 용접 작업에서 시임 용접될 수 있다. 변경된 펌프 홀더(129)의 탭(147)은 선택적 와셔 및 댐퍼와 함께 부착 링에 연결될 수 있기 때문에, 전달 경로는 비틀어지고 높은 전달 임피던스일 수 있어서 더욱 낮은 소음 및 진동이 발생한다.
도 16은 배출 가스를 모터 펌프 조립체를 구비한 조용한 컴팩트 회전식 압축기의 외측으로 직접적으로 경로 배정함으로써, 흡인 압력에서의 케이싱에 대한 내부 공간을 도시하는 회전식 압축기의 다른 실시예를 도시한다. 여기서, 케이싱의 내부는 배출 라인이 배출 포트에 직접적으로 연결되고 케이싱에 경납땜 처리됨으로써 흡인 압력에서 유지된다. 본 실시예에서, 모터 펌프 조립체 접근법을 여전히 이용하면서, 통상의 기술자는 하나의 주목할만한 차이를 사용하여 케이싱 내의 단일 압력 공간을 다시 고려할 수 있고, 이제 케이싱 내의 전체 표면은 왕복식 압축기와 마찬가지로, 배출 가스를 가는 배출 튜브(148) 내에 그리고 가는 배출 튜브(148)가 외부에서 더 큰 직경의 배출 튜브(116)에 경납땜 처리되는 케이싱의 외부로 경로 배정함으로써 흡인 압력에서 유지될 수 있다. 본 실시예에서, 흡인 가스는 향상된 모터 효율을 위해 낮은 고정자 권선부 온도를 유지하도록 케이싱의 상부 내로 흡인 튜브(111)를 통과하게 된다. 모터에 의해 흡인 가스를 가열하는 임의의 역효과는 증가된 모터 효율에 의해 보상되는 것보다 더 많을 수 있다. 여기서 중요한 차이점은 적어도 부분적으로 대부분의 에너지 댐핑 및 소산은 모터 펌프 조립체(133) 내부에서 행해지기 때문에 조금일지라도 케이싱 치수를 증가시키지 않고서 이러한 점이 달성될 수 있다는 것이다.
그러나, 본 실시예는 오일 펌핑 기구의 보강을 요구할 수 있고, 오일 펌프 기구는 대부분의 작동 사이클 도중 오일 섬프보다 높은 압력을 가질 수 있는 압축 공간으로부터의 대향 압력 힘을 극복할 수 있다. 조용한 회전식 압축기에 대한 본 변형예는 컴팩트 음향, 진동 및 열적 임피던스가 매립된 모터 펌프 조립체의 대부분의 장점 및 높은 전기 효율을 유지하기 위해 상대적으로 낮은 온도로 모터를 구동하는 추가의 장점을 조합한다. 본 실시예에서, 배출 튜브는 배출 포트에 직접적으로 연결된다.
몇몇 실시예에서, 단지 고정자 홀더가 사용되지만 펌프 홀더는 사용되지 않는 회전식 압축기는 여전히 시임 용접 도중 제조시 분리 감소 및 소음 및 진동이 고정자로부터 케이싱까지 구조적으로 직접적으로 전달되지 않는 것 등의 장점을 나타낼 수 있다.
도 17은 오직 펌프 홀더(129)가 사용되지만 고정자 홀더(124)는 사용되지 않는 중간 정도로(semi)-조용한 회전식 압축기의 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 또한 여전히 가용접 도중 제조시 분리 감소, 케이싱 크기를 증가시키지 않지만 중량이 감소되는 가능성과 함께 펌프로부터 케이싱으로 그리고 주위 공기로 구조적으로 직접적으로 전달되는 소음 감소의 장점을 가질 수 있으며, 이는 통상의 기술자가 케이스를 가용접하는데 사용된 대형 금속 부분을 실린더로부터 절단할 수 수 있기 때문이다.
본 개시내용에 따르는 압축기 시스템은 유리한 성능 특성을 나타낼 수 있다. 상술된 바와 같이, 압축기의 실시예는 상대적으로 높은 냉각 용량, 소정의 적은 중량 및/또는 체적을 구비할 수 있고, 또한 적은 양의 소음 및 진동을 생성할 수 있다. 따라서, 여기에 강조된 특정한 특징부(예를 들어, 고정자 홀더, 펌프 홀더, 추가의 댐핑 구성요소, 고유의 흡인 라인 연결부)를 통합하지 않은 모터 펌프 조립체에 사용되는 케이싱은 이러한 특징부를 통합하지 않은 모터 펌프 조립체를 수용하도록 확대 또는 적절히 변경될 필요가 없다.
여기에 설명된 회전식 압축기는 적절한 중량측정 냉각 용량 밀도를 나타낼 수 있다. 몇몇 실시예에서, 압축기는 50 W/lb 초과, 100 W/lb 초과, 150 W/lb 초과, 200 W/lb 초과, 250 W/lb 초과 또는 300 W/lb 초과(예를 들어, 50 W/lb 내지 350 W/lb, 100 W/lb 내지 300 W/lb, 150 W/lb 내지 250 W/lb, 150 W/lb 내지 200 W/lb, 또는 200 W/lb 내지 250 W/lb)의 중량측정 냉각 용량 밀도를 갖는 것으로 관측될 수 있다. 상술된 범위 외측의 중량측정 냉각 용량 밀도의 값 또한 가능할 수 있다. 여기에 제공된 바와 같이, 중량측정 냉각 용량은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 바와 같이 제공되는 각각의 온도가 냉장 시스템 내의 정상 상태인 다음의 작동 조건, 120 ℉의 응축 온도, 45 ℉의 증발 온도, 10 ℉의 과열, 10 ℉의 과냉각, 및 3600 RPM의 압축기 작동 속도, 에서의 압축기의 냉각 용량을 먼저 측정함으로써 결정된다. 이러한 냉각 용량은 이후 중량측정 냉각 용량을 결정하기 위해 압축기의 전체 중량으로 제산된다. 유사하게, 본 개시내용의 회전식 압축기는 적절한 체적 냉각 용량 밀도를 나타낼 수 있다. 몇몇 실시예에서, 압축기는 10 W/in3 초과, 20 W/in3 초과, 30 W/in3 초과, 또는 40 W/in3 초과(예를 들어, 10 W/in3 내지 50 W/in3, 20 W/in3 내지 40 W/in3, 25 W/in3 내지 35 W/in3)의 체적 냉각 용량 밀도를 갖는 것으로 관측될 수 있다. 또한 압축기는 상술된 범위 외측의 체적 냉각 용량 밀도를 나타낼 수 있다. 여기에 제공된 바와 같이, 체적 냉각 용량은 압축기의 냉각 용량을 압축기의 외부 체적에 의해 제산함으로써 결정되고, 이러한 냉각 용량은 중량측정 냉각 용량을 위해 상술된 조건에서 측정된다. 여기에 설명된 회전식 압축기는 바람직한 수준의 소음을 생성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 압축기는 60 dBA 미만, 50 dBA 미만, 45 dBA 미만, 40 dBA 미만, 35 dBA 미만, 30 dBA 미만, 25 dBA, 또는 20 dBA 미만(예를 들어, 20 dBA 내지 60 dBA, 30 dBA 내지 50 dBA, 30 dBA 내지 45 dBA, 35 dBA 내지 40 dBA)의 소음 수준을 생성하도록 측정될 수 있다. 압축기는 상술된 범위 외측의 소음 수준을 생성할 수 있다. 여기에 제공된 바와 같이, 소음 수준은 압축기의 원주방향 면으로부터 90 cm 위치설정된 소음계로부터 측정되고, 압축기는 중량측정 냉각 용량을 위해 상술된 조건에서 작동된다.
본 개시내용에 따르는 압축기는 상대적으로 높은 냉각 용량, 소정의 적은 중량 및/또는 체적을 구비할 수 있고, 또한 적은 양의 소음 및 진동을 생성할 수 있다. 예를 들어, 압축기에서 여기에 설명된 하나 이상의 소음/진동 댐핑 특징부는 100 W/lb 초과의 중량측정 냉각 용량 밀도(예를 들어, 100 W/lb 내지 300 W/lb), 20 W/in3 초과의 체적 냉각 용량 밀도(예를 들어, 20 W/in3 내지 40 W/in3) 및 90 cm의 거리에서 45 dBA 미만의 소음 수준(예를 들어, 30 dBA 내지 45 dBA)을 포함한 성능 특징부의 조합을 나타낼 수 있다.
다수의 예가 이제 제공될 것이다. 상술된 고정자 홀더 및 펌프 홀더를 통합한 모터 펌프 조립체(133)는 유리한 소음 특성을 나타내도록 제조 및 관측된다. 예를 들어, 제조시 분리율은 초기 생산 운전 도중 1 %의 훨씬 아래이고, 모든 압축기의 성능은 +/- 2.5 %의 매우 좁은 성능 변화 이내이다. 비교시, 고정자 및 펌프 홀더의 도입 이전에, +/- 7 %의 성능 변화가 기록되고 3 내지 7 %의 실패율은 아주 흔하다. 추가로, 종래의 회전식 압축기에 비해, 14 dBA의 소음 감소 및 대략 50 %의 진동 진폭 감소가 관측된다. 여기에 제공된 바와 같이, 진동 진폭은 압축기의 변화 속도에서 진동의 진폭대 시간을 측정하기 위해 압축기 하우징의 주연부에 가속도계를 제공함으로써 측정된다.
도 18은 종래의 회전식 압축기에 비해 본 개시내용의 특징부를 통합한 여러 압축기의 소음 수준을 도시하는 도면을 나타낸다. 곡선(30)은 임의의 변경예 없이 종래 기술의 1.4 cc 및 1.9 cc의 BLDC 소형 롤링 피스톤 압축기의 소음 수준을 나타내고, 상대적으로 높은 수준의 소음을 나타낸다. 예를 들어, 3600 RPM에서, 소음 수준은 1.9 cc 및 1.4 cc 모델에 대해 각각 56 dBA 및 54 dBA이다. 곡선(32)은 본 개시내용의 여러 특징부가 압축기 내에 통합된 여러 단계에서의 14개의 상이한 데이터 세트를 내장한다. 모터 펌프 조립체가 고정자 홀더 및 펌프 홀더를 포함하는 압축기에서, 추가의 댐핑 구성요소(예를 들어, 와셔, 댐퍼, 등)를 통합하지 않고, 그리고 흡인 튜브 연결부에 대한 임의의 변화 없이, 3600 RPM에서의 소음 수준은 41 dBA로 측정되고 소음의 13 내지 15 dBA 감소를 나타낸다. 다른 댐핑 특징부(예를 들어, 와셔, 댐퍼, 흡인 라인 연결부, 등)가 압축기 내에 도입되는 경우, 소음 수준은 더욱 더 감소되는 것으로 예측된다.
도 19는 다른 회전식 압축기(A 및 B), 및 BLDC 왕복식 압축기(C)에 비해, 본 개시내용의 특징부를 채용한 다수의 컴팩트 회전식 압축기(D, E) 사이의 성능 비교를 도시하는 표를 나타낸다. 더욱 널리 사용되는 컴팩트 회전식 압축기에 대해, 압축기의 소음은 압축기의 전체 크기 또는 중량을 증가시키지 않고서, 60 Hz(즉, 3600 RPM) 및 90 cm에서 ~55 dBA로부터 60 Hz(즉, 3600 RPM) 및 90 cm에서 35-40 dBA 등의 수준까지 감소되는 것이 바람직할 수 있다.
압축기(A)는 소음/진동 완화 수단이 없는 1.4 cc 소형 회전식 압축기이다. 중량측정 냉각 용량 밀도는 대략 249 W/lb 인 것으로 측정되고, 체적 냉각 용량 밀도는 대략 33 W/in3 인 것으로 측정되고, 이는 여기에 제공된 여러 실시예, 예를 들어, 압축기(C, D)와 비교 가능하다. 60 Hz 및 90 cm의 전체 소음 수준은 대략 55 dBA인 것으로 측정되고, 이는 본 개시내용의 특정 실시예보다 높다.
도 18의 압축기(B)는 대규모 사용을 위해 너무 크게 고려된 BLDC 압축기이다. 압축기(B)는 고정자를 위한 홀더로서도 작용하는 대형 상부 플랜지를 채용하고, 무거운 저부 플랜지, 무거운 실린더, 및 높은 케이싱 등의 크고 무거운 금속 구성요소를 이용한다. 압축기(B)의 상부 플랜지의 중량은 270 g 정도이고, 이는 오직 30 g 중량의 상부 플랜지를 갖는 소형 회전식 압축기보다 훨씬 무겁다. 압축기(B)는 60 Hz 및 90 cm에서 대략 42 dBA의 소음 수준을 나타내는 것으로 측정되지만, 중량은 약 ~2.5배 초과이고 더 조용한 소형의 압축기보다 훨씬 부피가 크다. 도시된 바와 같이, 압축기(B)는 압축기(D, E)보다 실질적으로 적은 냉각 용량을 전달한다. 요약하면, 압축기(B)는 적절한 수준의 소음을 나타내고, 이는 체적 및 중량의 급격한 증가의 대가로 실현된다.
압축기(C)는 압축기(A 및 B)에 비해 상대적으로 큰(18배까지 큰) 하우징을 갖는 조용한 BLDC 왕복식 압축기이며, 지지 및 댐핑을 위한 스프링 클래딩, 스프링, 및 지지 지점 상의 댐퍼, 플라스틱 범퍼, 등을 구비한 길고 가요성의 배출 라인과 같이 종래의 소음 및 진동 감소 방법을 수용한다.
도시된 바와 같이, 압축기(A)(소형의 BLDC 회전식 압축기)의 압축기 체적당 냉각 용량은 약 6의 인자만큼 압축기(B)의 냉각 용량보다 우수하고 약 18의 인자만큼 압축기(C)의 냉각 용량보다 우수한 냉각 용량을 수행하는 것으로 관측된다. 압축기 중량당 냉각 용량의 면에서, 압축기(A)는 약 5.5의 인자만큼 압축기(B) 보다 우수한 냉각 용량을 수행하고 약 11의 인자만큼 압축기(C)보다 우수한 냉각 용량을 수행하는 것으로 관측된다.
압축기(D 및 E)는 여기에 설명된, 대부분 기본적인 고정자 홀더 및 펌프 홀더를 포함하는 최소의 댐핑 특징부를 통합한 압축기를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 각각의 압축기(D, E)에 대해 관측된 압축기 체적당 냉각 용량 밀도는 각각 약 15 내지 19의 인자만큼 압축기(C)의 냉각 용량보다 우수하고 약 4.4~5.6의 인자만큼 압축기(B)의 냉각 용량보다 우수한 것으로 관측된다. 압축기 중량당 냉각 용량의 면에서, 압축기(D 및 E)는 약 8.4~10의 인자만큼 압축기(C)보다 우수한 냉각 용량을 수행하고, 약 4.2~5.0의 인자만큼 압축기(B)보다 우수한 냉각 용량을 수행하는 것으로 관측된다. 따라서, 상술된 고정자 홀더 및 펌프 홀더를 단지 통합하지만 추가의 댐핑 구성요소 또는 흡인 라인 연결 구성은 통합하지 않은 압축기(D, E)는 모든 크기에 대해 여전히 컴팩트하고, 경량이며, 조용한 회전식 압축기에서 실질적인 개선을 입증한다.
본 개시내용의 양태는 이의 내측부가 소음 및 진동을 생성하는 다수의 유체 변위 장치에 적용 가능할 수 있다. 예를 들어, 설명 목적을 위해 여러 실시예는 증기 압축 시스템에서 사용되는 바와 같이 작동 유체로서 주 냉매를 사용하는 소형의 롤링 피스톤 유형 냉매 압축기에 기초할 수 있다. 여기에 설명된 소음 및 진동 감소 시스템과 함께 회전식 유형의 기계는 특히 저소음 및 진동뿐만 아니라 소형 크기, 고효율, 고출력 밀도가 평가되는 냉매 시스템에 유용할 수 있다. 예시적인 적용예는 다른 것 중에서, 냉장고, 붙박이형 물 냉각기 및 제빙기, 컴팩트 방 제습기, 개인용 에어컨 등의 가전 제품을 포함한다.
대량 생산시, 매우 컴팩트하고 조용한 소형의 압축기는 매우 작은 크기(즉, 낮은 재료 비용 및 적은 다듬질 절삭 및 그라인딩이 요구됨)로 인해 가정용 냉장고, 붙박이형 가전 등의 많은 적용예에 이들에 사용되기에는 상당히 고가일 수 있고, 지금까지 분산된 매우 효과적인 냉각 시스템 등의 많은 다른 예는 역사적으로 높은 소음 수준의 종래의 압축기로 인해 실현가능하지 않다.
본 개시내용의 상기 설명은 여러 실시예의 예로서 롤링 피스톤 압축기의 단일 실린더 버전을 사용함에도, 동일한 본 개시내용이 유사한 목적을 위해 단일 실린더 및 트윈 실린더 변형예 양쪽의 회전 베인 압축기, 스크롤 압축기, 스크류 압축기, 스윙 압축기 등과 같은 다른 회전식 압축기에 동일하게 적용될 수 있다.
여기에 설명된 바와 같이, 본 개시내용의 양태는 회전식 압축기 또는 유체 펌프 등의 유체 변위 장치를 위한 일체형, 컴팩트, 케이싱내 소음 및 진동 완화 시스템에서 채용될 수 있고, 정상적으로 시끄러운 장치를 위한 조용한 작동을 보장할 수 있다. 여기에서 지칭되는 유체 변위 장치는 예를 들어, 롤링 피스톤 압축기, 활주식 베인 압축기, 스크류 압축기, 스크롤 압축기 또는 왕복식 압축기를 포함하는, 회전식 압축기, 확장기, 펌프 또는 엔진일 수 있다. 본 개시내용의 양태는 BLDC 모터의 소음 및 진동을 감소시키기 위해 사용될 수 있고, 고정자는 모터 하우징에 직접 부착된다. 이러한 경우, 여기에 설명된 바와 같이 하우징으로부터 고정자를 물리적으로 분리하기 위해 고정자 홀더의 도입에 의해 BLDC 모터의 소음 및 진동이 감소될 수 있다. 또한 본 개시내용의 양태는 상술된 롤링 피스톤 압축기의 실시예와 유사하게, 고정자 및 펌프가 공통의 하우징에 직접 부착되는 일체형 BLDC 모터 구동 유체 펌프에 적용될 수 있다. 이러한 경우, 고정자 홀더 및 펌프 홀더의 포함은 각각 일체형 BLDC 모터 구동 유체 펌프의 소음 및 진동을 감소시킬 수 있다.
상기 상세한 설명은 단지 설명을 위한 것이며, 다른 실시예, 변경예, 및 동등물이 첨부된 청구항에 인용된 본 개시내용의 범위 내에 있는 점이 이해되어야 한다. 추가로, 상술된 각각의 실시예는 특정 특징부를 포함하지만, 본 개시내용은 이 점에 있어서 제한되지 않는다. 따라서, 본 개시내용 및 청구항이 특정 실시예로 제한되지 않는 것처럼, 하나 이상의 상술된 또는 다른 특징부 또는 사용 방법은 단독으로 또는 임의의 적절한 조합으로 채용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 회전식 압축기이며,
    서로에 대해 전자기적으로 커플링된 고정자 및 회전자를 구비한 모터,
    모터의 회전자에 물리적으로 커플링된 펌프로서, 펌프 내의 내부 공간까지 흡인 라인을 통해 유체를 견인하고 배출 라인을 통해 유체를 압축 및 배출하도록 구성되는, 펌프,
    펌프 및 모터를 둘러싸는 케이싱,
    펌프 및 모터의 고정자에 커플링되는 고정자 홀더로서, 케이싱으로부터 이격되고, 고정자와 고정자 홀더가 케이싱에 직접적으로 커플링되지 않도록 고정자와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공하며, 고정자와 펌프 사이의 음향 및 진동 에너지 전달을 감소시키도록 구성 및 배열되는, 고정자 홀더, 및
    케이싱 및 펌프에 커플링되는 펌프 홀더로서, 펌프와 케이싱 사이에 물리적 분리를 제공하고, 펌프와 케이싱 사이의 음향 및 진동 에너지 전달을 감소시키도록 구성 및 배열되며, 고정자는 펌프와 펌프 홀더를 통해서만 케이싱에 기계적으로 커플링되는, 펌프 홀더를 포함하는, 회전식 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    펌프 홀더 또는 고정자 홀더는 홀더의 좁은 단면적, 홀더의 작은 두께, 홀더의 인터페이스부에서 급격한 임피던스 불연속부를 생성하기 위한 단면적의 급격한 변화, 그 구성 부분, 또는 홀더의 댐핑 재료의 존재에 적어도 부분적으로 기인되는 음향 또는 진동 에너지와 관련된 응력파의 전달에 대한 각각의 홀더 내의 임피던스를 증가시키도록 구성 및 배열되는, 회전식 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    고정자 홀더가 모터의 고정자에 커플링되거나, 또는 펌프 홀더가 가압-끼움, 간섭 끼움, 수축 끼움, 패스너 및 용접 중 적어도 하나를 통해 펌프에 커플링되는, 회전식 압축기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    고정자 홀더 또는 펌프 홀더에 인접하거나 고정자 홀더 또는 펌프 홀더 내에 위치된 적어도 하나의 댐핑 구성요소를 더 포함하고, 적어도 하나의 댐핑 구성요소는 음향 또는 진동 에너지를 흡수하도록 구성되는, 회전식 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    적어도 하나의 댐핑 구성요소는 와셔, 스프링, 앨라스토머 및 에너지 흡수 재료 중 적어도 하나를 포함하는, 회전식 압축기.
  6. 제4항에 있어서,
    적어도 하나의 댐핑 구성요소는 외부 지지부 및 내부 지지부를 포함하는 케이싱 내측의 회전식 시일 유형 흡인 연결부의 형태이고, 상기 내부 지지부는 외부 지지부의 내부 공간 내에 위치설정되도록 구성되고, 내부 지지부는 외부 지지부의 내부 공간 내에 위치설정될 때 내부 지지부의 본체를 제 위치에 보유하기 위해 내부 지지부의 본체 주위로 연장하는 플랜지를 구비하고, 내부 지지부는 펌프의 일부를 형성하도록 펌프에 부착되며 외부 지지부로부터 펌프 내로의 흡인 경로가 장착되고, 상기 외부 지지부는 케이싱에 직접적으로 또는 간접적으로 부착되며 외부 흡인 라인에 대한 고정형 흡인 연결부가 장착되고, 펌프의 잔여부와 함께 내부 지지부는 고정형 외부 지지부에 대해 회전 가능하고, 내부 지지부 및 외부 지지부는 2개의 지지부의 접촉면들 사이의 좁은 간극 및 윤활 오일에 의해 형성되는 회전식 시일을 유지함으로서 외부 흡인 라인으로부터 실린더 내로의 흡인 가스용 경로를 제공하고, 이에 의해 펌프에 대한 직접적인 흡인 라인 연결부를 제거하고 펌프 모터 조립체로부터 케이싱까지 흡인 연결부를 통한 감소된 음향 및 진동 에너지의 전달을 달성하는, 회전식 압축기.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    압축기는 롤링 피스톤 압축기인, 회전식 압축기.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    펌프는 흡인 도관, 및 흡인 도관에서의 진동 및 음향 댐핑을 제공하기 위해 흡인 도관 주위에 배치된 탄성 재료를 포함하는, 회전식 압축기.
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