KR20210118663A

KR20210118663A - 압축기

Info

Publication number: KR20210118663A
Application number: KR1020200035213A
Authority: KR
Inventors: 윤제수; 나승규; 박복기; 손은기; 유준하; 이현우; 정유철
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-10-01

Abstract

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 흡입실(S1)로 유입되는 냉매의 맥동 소음을 저감하기 위해 상기 흡입실(S1)의 내측면과 편심 결합된 흡입포트(132)가 구비된 리어 헤드(130)를 포함 한다.

Description

압축기{Suction Damping Case}

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡입 냉매의 맥동 소음을 저감할 수 있는 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 실내의 냉난방을 위한 공조장치(Air Conditioning; A/C)가 설치된다. 이러한 공조장치는 냉방시스템의 구성으로서 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함하고 있다.

압축기에는 피스톤의 왕복운동에 따라 냉매를 압축하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다.

왕복식에는 구동원의 전달방식에 따라 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식 등이 있고, 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.

이러한 압축기는 통상적으로 흡입실과 토출실을 갖는 케이싱 및 상기 흡입실의 냉매를 흡입하여 압축하고 상기 토출실로 토출하는 압축기구를 포함하고, 냉매의 소음을 저감하는 소음 저감 수단을 더 포함한다.

도 1은 종래의 압축기를 도시한 단면도이고, 도 2는 압축기에서 소음 저감 수단을 도시한 단면도이다.

첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 압축기에서 소음 저감 수단은 케이싱(100)의 흡입포트(132)에 삽입되며 상기 흡입포트(132)로부터 상기 케이싱(100)의 흡입실(S)로 유입되는 냉매량를 조절하는 흡입 댐핑 장치(SDD: Suction Damping Device)로 구성된다.

종래의 소음 저감 수단은 외형을 이루는 밸브 보디(10)가 구비되고, 상기 밸브 보디(10)의 내측에 밸브 실(14)이 형성된다. 그리고 상기 밸브 실(14)과 상기 흡입포트(132)를 연통시키는 밸브 입구(12) 및 상기 밸브 실(14)과 상기 흡입실(S)을 연통시키는 밸브 출구(16)가 형성된다.

상기 밸브 실(14)에는 내부에서 왕복 운동되며 상기 밸브 입구(12)의 개도량 및 상기 밸브 출구(16)의 개도량을 조절하는 밸브 코어(20) 및 상기 밸브 코어(20)에 탄성력을 인가하는 탄성부재(30)가 구비된다.

이러한 구성에 따른 종래의 소음 저감 수단은 압축기 부하에 따라 상기 밸브 입구(12)의 개도량과 상기 밸브 출구(16)의 개도량을 조절함으로써 상기 흡입실(S)로 유입되는 냉매의 소음을 저감시킨다.

구체적으로, 압축기는 부하가 증가될수록 더욱 많은 냉매가 압축기에 유입되어 압축된 후 토출되는데, 냉매는 일종의 소음원이기 때문에 압축기에 유입되는 냉매의 양에 비례하여 소음도 함께 증가된다.

이 경우 소음 저감을 위해서는 필요 이상의 냉매가 압축기의 내부로 유입되는 것을 방지할 필요가 있고, 종래의 소음 저감 수단은 상기 흡입포트(132)로부터 상기 흡입실(S)로 유입되는 냉매 흡입량을 조절하여 필요 이상의 냉매가 압축기(더욱 정확히는, 흡입실(S))로 유입되는 것을 방지함으로써 소음을 저감시킨다.

그러나 이러한 종래의 압축기에 있어서는 소음 저감 수단이 복수의 부품으로 구성되어 있어 소음 저감 수단을 형성하는데 소요되는 원가가 증가되고, 압축기의 중량이 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 소음 저감 수단이 케이싱(100)에 체결되는 방식으로 형성됨에 따라, 소음 저감 수단을 케이싱(100)에 체결시키기 위한 여러 공정(예를 들어, 소음 저감 수단에 체결돌기를 형성하고 체결돌기가 삽입되는 체결홈을 케이싱에 형성하는 공정, 소음 저감 수단을 케이싱에 조립하는 공정 등)이 필요하여, 소음 저감 수단을 케이싱(100)에 형성할 때 소요되는 원가가 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 소음 저감 수단에 의한 소음이 발생되는 문제점이 있었다. 즉, 밸브 코어(20)가 왕복 운동되며 소음을 발생시키고, 공차 또는 열 팽창 등에 의해 소음 저감 수단과 케이싱(100) 사이에 갭이 발생되어 소음 저감 수단이 케이싱(100)에 대해 상대적으로 진동되며 소음을 발생시킨다.

또한, 소음 저감 수단이 소음원의 양(냉매 흡입량)을 조절할 뿐 소음원을 감쇄시키는 것이 아님에 따라, 냉매의 소음을 감소시키는데 한계가 있었다.

또한, 소음 저감 수단의 출구(밸브 출구(16))로부터 복수의 압축실까지의 각 거리가 서로 상이하여, 냉매가 복수의 압축실로 고르게 분배되지 않는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0033062호

본 발명은 흡입 냉매의 유입에 따라 발생되는 맥동 소음을 최소화 할 수 있는 압축기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시 예에 의한 압축기는 케이싱(100); 흡입실(S1)의 냉매를 흡입하여 압축하고 토출실(S3)로 토출하는 압축기구(300); 및 상기 케이싱(100)의 타측 단부에 결합되고, 내부에 흡입실(S1)과, 토출실(S3) 및 상기 흡입실(S1)로 유입되는 냉매의 맥동 소음을 저감하기 위해 상기 흡입실(S1)의 내측면에서 편심된 흡입포트(132)가 일체 형성된 리어 헤드(130)를 포함한다.

그리고 상기 흡입포트(132)의 입구 중심과 상기 흡입실(S1)을 향해 냉매가 이동하는 흡입유로의 중심이 편심된 것을 특징으로 한다.

상기 흡입실(S1)은 상기 흡입포트(132)와 연통된 제1 흡입실(S1a); 상기 제1 흡입실(S1a)과 동심원을 이루고 상기 제1 흡입실(S1a)의 반경 방향 외측에 형성된 제2 흡입실(S1b)을 포함한다.

상기 제1 흡입실(S1a)은 상기 제2 흡입실(S1b) 보다 낮은 높이로 상기 케이싱(100)을 향해 연장된다.

상기 제1 흡입실(S1a)은 내경을 d1이라 하고, 상기 제1 흡입실(S1a)의 내측면과 연결되고 흡입포트(132)의 단부에 형성된 연통 홀(S1aa)의 내경을 d2라 할 때, 상기 d1은 d2 보다 크게 형성된다.

상기 연통 홀(S1aa)은 12mm 이상의 크기로 개구된다.

상기 제1 흡입실(S1a)은 길이 방향을 기준으로 상측 단부에서 타측 단부를 향해 5mm 이상의 길이로 연장된다.

상기 제1 흡입실(S1a)은 내경 면적을 S라 가정할 때, 상기 연통 홀(S1aa)의 면적은 S/4 이상이 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기 흡입포트(132)는 상기 제1 흡입실(S1a)의 길이 방향 상측과 연통된다.

상기 흡입포트(132)의 길이 방향 중심과, 상기 연통 홀(S1aa)의 중심이 서로 간에 편심된다.

상기 제1 흡입실(S1a)은 상기 흡입실(S1)의 중앙에 위치되고, 상기 리어 하우징(130)에는 상기 제1 흡입실(S1a)의 외측 원주 방향에서 상기 케이싱(100)을 향해 소정의 높이로 연장된 지지부(135)가 구비된다.

상기 지지부(135)는 상기 제1 흡입실(S1a)과 일체 형성되고, 냉매는 상기 지지부(135)에 의해 상기 제2 흡입실(S1b)을 향해 방사 형태로 확산이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 냉매는 상기 흡입포트(132)를 통해 상기 제1 흡입실(S1a)의 내측면을 향해 편심 이동되면서 1차 맥동 저감이 이루어지고, 상기 연통 홀(S1aa)을 경유하면서 2차 맥동 저감이 이루어지며, 상기 제1 흡입실(S1a)에서 길이 방향 하측으로 이동된 후에 상측으로 이동되는 이동 경로가 유지되면서 3차 맥동 저감이 이루어진다.

상기 흡입포트(132)에는 상기 냉매가 상기 제1 흡입실(S1a)로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 제2 흡입실(S1b)과 연통된 공명 홀(132a)을 더 포함한다.

상기 공명 홀(132a)은 복수개가 상기 흡입포트(132)의 길이 방향 또는 원주 방향에 배치되고, 동일 크기로 개구되거나 서로 다른 크기로 개구된다.

상기 흡입포트(1320)에는 상기 냉매가 상기 흡입실(S1)로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 흡입포트(1320)의 내측과 연통된 공명 챔버(1322)를 더 포함한다.

상기 공명 챔버(1322)는 제1 공명 홀(1322a)과 연통되고, 상기 흡입포트(1320)의 길이 방향으로 연장된 제1 공명 챔버(1322aa); 상기 제1 공명 홀(1322a)과 이격되어 위치된 제2 공명 홀(1322b)과 연통되고, 상기 흡입포트(1320)의 길이 방향으로 연장된 제2 공명 챔버(1322bb)를 포함한다.

상기 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)는 각각 독립 영역으로 형성된다.

상기 흡입포트(1320)에는 상기 냉매가 상기 흡입실(S1)로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 제1,2 공명 홀(1322a, 1322b) 사이에 위치되고 상기 흡입실(S1)과 연통된 제3 공명 홀(1322c)을 더 포함한다.

상기 흡입실(S1)은 상기 흡입포트(1320)와 연통된 제1 흡입실(S1a)과, 상기 제1 흡입실(S1a)과 동심원을 이루고 상기 제1 흡입실(S1a)의 반경 방향 외측에 형성된 제2 흡입실(S1b)을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기는 흡입 냉매의 맥동 소음을 감소시켜 압축기의 정숙한 작동과 안정성을 향상시켜 전체적인 효율 향상을 도모할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 리어 헤드와 일체로 흡입포트를 형성하고 공명 현상을 이용하여 흡입 냉매의 유입에 따른 안정성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 압축기를 도시한 단면도
도 2는 종래의 압축기에 구비된 소음 저감 수단을 도시한 단면도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압축기를 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리어 헤드의 사시도.
도 5는 도 4의 측면도.
도 6은 도 4의 반 단면 단면도.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리어 헤드의 반 단면도.
도 9는 도 8의 다른 실시 예를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 리어 헤드를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 흡입포트에 형성된 공명 챔버를 도시한 평면도.
도 12는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 공명 챔버의 종 단면도.
도 13은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 공명 챔버의 다른 실시 예를 도시한 평면도.
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 공명 챔버에 제3 공명 홀이 형성된 상태를 도시한 평면도.
도 15는 본 발명과 종래기술의 동일 사양 압축기에서 흡입 냉매의 이동에 따른 흡입 맥동에 따른 전파 손실을 주파수 대역별로 비교 도시한 그래프.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기에 대해 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압축기를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리어 헤드의 사시도이며, 도 5는 도 4의 반단면 사시도이고, 도 6은 도 4의 측면도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 압축기는 SDD(Suction Damping Case)를 사용하지 않고서도 흡입 냉매의 압력 변동으로 인한 맥동 소음을 리어 헤드(130)를 이용하여 저감할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 압축기는 외형을 이루는 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)에 회전 가능하게 장착되는 회전축(200)과, 상기 회전축(200)을 통해 구동원(예를 들어, 엔진)(미도시)으로부터 회전력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축기구(300)를 포함한다.

또한 상기 케이싱(100)의 일측 단부에 결합된 풀리(P) 및 상기 케이싱(100)의 타측 단부에 결합되고, 내부에 흡입실(S1)과, 토출실(S3) 및 상기 흡입실(S1)로 유입되는 냉매의 맥동 소음을 저감하기 위해 상기 흡입실(S1)의 내측면에서 편심된 흡입포트(132)가 일체 형성된 리어 헤드(130)를 포함한다.

본 실시 예는 상기 흡입포트(132)가 리어 헤드(130)에 일체 형성되므로 최초 제작 과정에서 도면에 도시된 바와 같은 레이 아웃으로 성형이 이루어지므로 흡입냉매의 이동에 따른 맥동 소음 감소에 유리한 레이 아웃으로 제작이 가능해 진다.

참고로 상기 흡입유로는 흡입포트(132)와 연통되고 냉매가 이동하는 통로를 의미한다.

상기 케이싱(100)은 상기 압축기구(300)가 수용되는 실린더 블록(110과), 상기 실린더 블록(110)의 전방측에 결합되는 프론트 하우징(120) 및 상기 실린더 블록(110)의 후방측에 결합되는 리어 하우징(130)을 포함한다.

상기 실린더 블록(110)은 중심 측에 상기 회전축(200)이 삽입되는 축수공(112)이 형성된다.

상기 실린더 블록(110)은 외주부 측에 후술할 피스톤(320)이 삽입되고, 상기 피스톤(320)과 함께 압축실을 이루는 보어(114)가 형성된다.

상기 보어(114)는 상기 압축실이 n개가 되도록 n개로 형성되고, 상기 n개의 보어(114)는 상기 축수공(112)을 중심으로 상기 실린더 블록(110)의 원주방향을 따라 배열될 수 있다.

상기 프론트 하우징(120)은 상기 실린더 블록(110)을 기준으로 상기 리어 하우징(130)의 반대측에서 상기 실린더 블록(110)에 체결될 수 있다.

여기서, 상기 실린더 블록(110)과 상기 프론트 하우징(120)은 서로 체결되어 상기 실린더 블록(110)과 상기 프론트 하우징(120) 사이에 크랭크실(S4)이 형성될 수 있다.

상기 크랭크실(S4)에는 후술할 사판(310) 및 로터가 수용될 수 있다.

상기 리어 하우징(130)은 상기 실린더 블록(110)을 기준으로 상기 프론트 하우징(120)의 반대측에서 상기 실린더 블록(110)에 체결될 수 있다.

그리고, 상기 리어 하우징(130)은, 상기 압축실로 유입될 냉매가 수용되는 흡입실(S1) 및 상기 압축실로부터 토출되는 냉매가 수용되는 토출실(S3)을 포함할 수 있다.

상기 회전축(200)은 일 방향으로 연장되고, 일단부가 상기 실린더 블록(110)(더욱 정확히는, 축수공(112)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되고, 타단부가 상기 프론트 하우징(120)을 관통하여 상기 케이싱(100)의 외부로 돌출되고 상기 구동원(미도시)에 연결되며, 중단부가 상기 압축기구(300)에 연결될 수 있다.

상기 압축기구(300)는 상기 흡입실(S1)로부터 상기 압축실로 냉매를 흡입하고, 흡입한 냉매를 상기 압축실에서 압축하며, 압축한 냉매를 상기 압축실로부터 상기 토출실(S3)로 토출하도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 압축기구(300)는 상기 회전축(200)에 연동되어 상기 크랭크실(S4)의 내부에서 회전되는 사판(310)과, 상기 사판(310)에 연통되어 상기 보어(114)의 내부에서 왕복 운동되는 피스톤(320)을 포함할 수 있다.

상기 사판(310)은 원판형으로 형성되고, 상기 크랭크실(S4)에서 상기 회전축(200)에 경사지게 체결될 수 있다.

상기 피스톤(320)은 상기 보어(114)에 대응되게 n개로 구비될 수 있다.

그리고 각 피스톤(320)은 상기 보어(114)에 삽입되는 일단부 및 상기 일단부로부터 상기 보어(114)의 반대측으로 연장되고 상기 크랭크실(S4)에서 상기 사판(310)에 연결되는 타단부를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 압축기는 흡입실(S1) 및 토출실(S3)을 상기 압축실과 연통 및 차폐시키는 밸브기구(400) 및 압축기에 요구되는 부하에 따라 냉매 토출량을 조절하도록 상기 회전축(200)에 대한 상기 사판(310)의 경사각을 조절하는 경사조절기구(500)를 더 포함할 수 있다.

상기 압축기구(300)는 가변 용량 사판(310)식으로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 예를 들어, 구동모터에 의해 선회 운동되는 선회스크롤 및 그 선회스크롤에 치합되는 고정스크롤을 포함하고, 구동모터가 인버터에 의해 제어되는 가변용량 스크롤식으로 형성될 수도 있다.

이하, 본 실시예에 따른 압축기의 작용효과에 대해 설명한다.

상기 구동원(미도시)으로부터 상기 회전축(200)에 동력이 전달되면, 상기 회전축(200)과 상기 사판(310)이 함께 회전될 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(320)은 상기 사판(310)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 상기 보어(114)의 내부에서 왕복 운동될 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(320)이 상사점으로부터 하사점으로 이동 시, 상기 압축실은 상기 밸브기구(400)에 의해 상기 흡입실(S1)과 연통되고 상기 토출실(S3)과는 차폐되어, 상기 흡입실(S1)의 냉매가 상기 압축실로 흡입될 수 있다.

상기 피스톤(320)이 하사점으로부터 상사점으로 이동 시 상기 압축실은 상기 밸브기구(400)에 의해 상기 흡입실(S1) 및 상기 토출실(S3)과 차폐되고, 상기 압축실의 냉매가 압축될 수 있다.

그리고, 상기 피스톤(320)이 상사점에 도달 시 상기 압축실은 상기 밸브기구(400)에 의해 상기 흡입실(S1)과는 차폐되고 상기 토출실(S3)과는 연통되어, 상기 압축실에서 압축된 냉매가 상기 토출실(S3)로 토출될 수 있다.

본 실시 예에 의한 리어 헤드(130)는 흡입실(S1)과 토출실(S3)이 모두 일체 성형되므로 별도의 석션 댐핑 디바이스(SDD)를 설치하지 않고서도 흡입 냉매의 맥동을 단계적으로 감소시키고 공명 효과를 극대화 시켜 압축기의 성능 향상을 도모할 수 있다.

본 실시 예는 흡입실(S1)이 제1 흡입실(S1a)과 제2 흡입실(S1b)로 구성되고, 상기 제1 흡입실(S1a)은 상기 흡입포트(132)와 연통된다.

그리고 제2 흡입실(S1b)은 상기 제1 흡입실(S1a)과 동심원을 이루고 상기 제1 흡입실(S1a)의 반경 방향 외측에 형성된다.

상기 흡입실(S1)이 단일 흡입 공간이 아닌 복수개의 공간으로 구획된 이유는 흡입 냉매의 급격한 압력 변동에 의한 맥동 현상을 흡입포트(132)와 제1,2 흡입실(S1a, S1b)의 구조와 배치 형태를 이용하여 단계별로 감소시켜 압축기의 작동에 따른 흡입 냉매의 소음을 최소화 하고 이를 통해 압축기의 안정적인 작동과 함께 효율 향상을 동시에 도모하기 위해서이다.

이와 같이 상기 흡입실(S1)이 듀얼 타입으로 형성될 경우 흡입실(S1)을 단일 공간으로 형성하여 흡입포트(132)로 냉매를 유입하는 경우 보다 맥동 저감을 통한 소음 감쇄 효과가 우수하여 압축기 작동시 필연적으로 발생되었던 맥동 소음을 최소한으로 발생시켜 정숙한 작동을 도모하기 위해서이다.

특히 압축기가 고부하 상태로 작동될 경우 많은 양의 냉매가 흡입되면서 맥동 소음을 유발할 수 있으나 본 실시 예는 흡입포트(132)와 연결된 제1,2 흡입실(S1a, S1b)에 의해 맥동 저감이 이루어진다.

제1 흡입실(S1a)은 흡입실(S1)의 정 중앙에 위치되고 흡입포트(132)와 연통되며 상기 제2 흡입실(S1b) 보다 낮은 높이로 상기 케이싱(100)을 향해 연장된다.

흡입포트(132)는 냉매가 유입되는 통로로서 관 형태로 형성되고, 상기 제1 흡입실(S1a)과 연통되어 냉매의 유입을 도모하며, 상기 제1 흡입실(S1a)보다 단면적이 작은 체적으로 형성된다.

상기 흡입포트(132)에서 제1 흡입실(S1a) 및 제2 흡입실(S1b)로 갈수록 단면적에 따른 체적이 증가되므로 고압의 냉매가 이동되는 순서에 따라 확산 이동이 이루어져 맥동 저감에 보다 유리해 진다.

첨부된 도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 흡입포트(132)는 제1 흡입실(S1a)를 향해 일측으로 편심된 형태로 리어헤드(130)에 일체 형성된다.

흡입포트(132)는 입구 중심과 흡입실(S1)을 향해 냉매가 이동하는 흡입유로의 중심이 서로 간에 일치하지 않고 편심됨으로써 흡입 냉매가 상기 흡입포트(132)의 입구에서 흡입유로를 따라 이동할 때 편심 이동되므로 1차 맥동 저감이 이루어진다.첨부된 도 6을 참조하면, 흡입 냉매가 제1 흡입실(S1a)로 유입될 때 공명 효과가 증가되도록 제1 흡입실(S1a)에 흡입포트(132)의 내경의 1/4크기로 연통 홀(S1aa)이 형성되며 상기 흡입 냉매가 상기 연통 홀(S1aa)을 경유하면서 맥동 저감이 이루어진다.

본 실시 예는 상기 흡입포트(132)의 편심 배치 상태와 제1 흡입실(S1a)에 형성된 연통 홀(S1aa)을 통해 흡입 냉매의 맥동 소음을 단계적으로 감소시켜 압축기 작동시 발생되었던 소음을 최소화 할 수 있다.

제1 흡입실(S1a)은 내경을 d1이라 하고, 상기 제1 흡입실(S1a)의 내측면과 연결되고 흡입포트(132)의 단부에 형성된 연통 홀(S1aa)의 내경을 d2라 할 때, 상기 d1은 d2 보다 크게 형성되므로 냉매가 제1 흡입실(S1a)로 이동될 경우 연통 홀(S1aa)에서 확산되면서 이동이 이루어진다.

또한 흡입 냉매가 상기 흡입포트(132)를 통해 상기 제1 흡입실(S1a)로 이동될 때 전술한 바와 같이 1차로 맥동 저감이 이루어지므로 흡입 냉매의 자체 압력에 의한 맥동 소음이 저감된다.

상기 연통 홀(S1aa)은 제1 흡입실(S1a)의 내측면과 편심된 상태로 경사지게 연통되어 있고, 상기 흡입포트(132)의 내경 보다 크게 형성되어 있어 2차로 맥동 저감이 이루어진다.

또한 냉매는 연통 홀(S1aa)을 통해 제1 흡입실(S1a)의 내측 원주 방향을 따라 이동되고, 도면 기준으로 하측을 향해 이동된 후에 상측으로 이동되는 이동 경로가 유지되므로 3차 맥동 저감이 이루어진다.

상기 냉매는 화살표로 도시된 바와 같이 상기 제1 흡입실(S1a)의 상측에서 후술할 지지부(135) 사이로 제2 흡입실(S1b)을 향해 외측으로 확산되면서 추가 맥동이 저감된다. 즉 냉매는 제2 흡입실(S1b)을 향해 특정 위치로만 이동되지 않고 방사 형태로 확산 이동되므로 압력이 분산된다.

따라서 본 실시 예는 냉매가 흡입포트(132)에서부터 제1 흡입실(S1a)을 거쳐 제2 흡입실(S1b)로 이동하는 이동 경로를 거치면서 맥동 저감이 이루어진다.

상기 연통 홀(S1aa)은 12mm 이상의 크기로 개구되며 상기 제1 흡입실(S1a)은 길이 방향을 기준으로 상측 단부에서 타측 단부를 향해 5mm 이상의 길이로 연장된다.

상기 연장 길이는 특별히 한정하지는 않으나, 리어 헤드(130)의 레이 아웃에 따라 변경될 수 있다.

상기 제1 흡입실(S1a)은 내경 면적을 S라 가정할 때, 상기 연통 홀(S1aa)의 면적은 S/4 이상이 유지된다. 상기 연통 홀(S1aa)의 면적은 증가될수록 유리하나 흡입포트(132)와의 연결성을 고려하여 전술한 면적으로 한정한다.

상기 흡입포트(132)는 상기 제1 흡입실(S1a)의 길이 방향 상측과 연통되며, 상기 위치에 흡입포트(132)가 연결되는 이유는 냉매의 이동 방향을 제1 흡입실(S1a)의 상측에서 하측 방향으로 유도하여 맥동 저감을 실시한 후에 다시 상측으로 이동되는 이동 궤적을 유도하기 위해서이다.

이와 같이 냉매가 이동될 경우 제1 흡입실(S1a)의 내부 영역을 최대로 활용하면서 냉매 유입에 따른 맥동 소음도 동시에 감소시킬 수 있어 압축기의 진동 발생을 최소화 할 수 있다.

본 실시 예는 흡입포트(132)의 길이 방향 중심과, 상기 연통 홀(S1aa)의 중심이 서로 간에 편심 되며, 상기 케이싱(100)과 결합되는 리어 헤드(130)의 결합면(A)(도면기준 상측면)을 향해 냉매가 유입되도록 상기 흡입포트(132)가 편심 배치된다.

이와 같이 흡입포트(132)가 배치될 경우 냉매는 흡입포트(132)에서 연통 홀(S1aa)을 통해 이동될 때 제1 흡입실(S1a)의 내측면을 따라 회전 이동되는 회전력이 부여된다.

또한 흡입 냉매가 제2 흡입실(S1b)을 향해 곧바로 이동하지 않고 제1 흡입실(S1a)의 길이 방향 하측을 경유한 후에 상측으로 이동하여 제2 흡입실(S1b)로 이동되므로 리어 헤드(130)의 축 방향 외측으로 고압의 냉매가 이동하여 진동을 발생시키는 현상을 최소화 할 수 있다.

제1 흡입실(S1a)이 흡입실(S1)의 중앙에 위치될 경우 흡입 냉매가 제2 흡입실(S1b)을 향해 확산될 때 특정 위치로 편심 이동되면서 발생될 수 있는 진동 소음을 예방할 수 있다. 또한 상기 냉매가 사방을 향해 균일하게 확산이 가능하여 한정된 체적을 갖는 리어 헤드(130)의 영역을 최대한 활용하면서도 진동 및 소음 발생을 최소화 하여 압축기의 안정적인 작동을 도모할 수 있다

상기 지지부(135)는 상기 제1 흡입실(S1a)과 일체 형성되고, 냉매는 상기 지지부(135)에 의해 상기 제2 흡입실(S1b)을 향해 방사 형태로 확산이 이루어진다.

상기 지지부(135)는 제1 흡입실(S1a)과 일체 형성될 경우 상기 제1 흡입실(S1a)로 유입되는 흡입 냉매의 압력 변동에 따른 떨림으로 인해 발생될 수 있는 진동 발생을 최소화 할 수 있다.

특히 지지부(135)는 제1 흡입실(S1a)의 외측 원주 방향을 따라 특정 간격으로 서로 간에 이격되어 있으므로 환형의 제1 흡입실(S1a)에 대한 구조적인 강성을 보강할 수 있다. 또한 지지부(135)는 제1 흡입실(S1a) 보다 케이싱(100)을 향해 높게 돌출되어 있어 흡입 냉매가 제2 흡입실(S1b)을 향해 이동될 때 상측 단부를 가진 시켜 발생될 수 있는 진동 소음을 예방할 수 있다.

상기 지지부(135)는 도면에 도시된 바와 같이 특정 간격으로 복수개가 서로 간에 이격되어 있어 흡입 냉매가 제1 흡입실(S1a)에서 제2 흡입실(S1b)로 이동될 때 지지부(135) 사이마다 방사 형태로 제2 흡입실(S1b)을 향해 이동된다.

상기 냉매가 이와 같이 이동될 경우 제2 흡입실(S1b)을 향해 특정 위치로 집중되지 않고 확산될 수 있어 이동 안정성 및 소음 유발을 감소시킬 수 있다.

또한 상기 제2 흡입실(S1b)은 제1 흡입실(S1a) 보다 다면적에 따른 체적이 크게 형성되므로 제1 흡입실(S1a)에서 제2 흡입실(S1b)로 흡입 냉매가 이동될 때 속도가 저하되고 확산 이동을 위한 공간이 확보되므로 리어 헤드(130)의 떨림에 의한 진동 발생을 최소화 시킬 수 있다.

제1 흡입실(S1a)은 냉매의 유입과 동시에 맥동 소음을 저감하기 위해 제2 흡입실(S1b) 보다 작은 체적(Volume)으로 형성되며, 흡입 냉매의 이동 안정성과 맥동 소음에 대한 감소는 유지하면서 리어 헤드(130)의 체적은 증가시키지 않고서도 소음 발생을 감소 시킬 수 있다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 압축기에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 예는 전술한 제1 실시 예와 다르게 냉매의 이동에 따라 발생되는 맥동 소음을 저감하기 위해 공명 효과를 이용하여 흡입 냉매의 소음을 저감하고자 한다.

첨부된 도 3 또는 도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 실시 예에 의한 압축기는 흡입포트(132)에 상기 냉매가 상기 제1 흡입실(S1a)로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 제2 흡입실(S1b)과 연통된 공명 홀(132a)이 형성된다.

상기 공명 홀(132a)은 복수개가 상기 흡입포트(132)의 길이 방향 또는 원주 방향에 배치되고, 동일 크기로 개구 되거나(도 7) 서로 다른 크기로 개구(도 9) 된다.

상기 공명 홀(132a)은 제2 흡입실(S1b)과 연통되어 있으며, 개구된 위치는 흡입포트(132)의 선단부(도면 기준 좌측 하부)에 개구 되며 배치 형태는 도면에 도시된 형태 이외에도 다른 형태로 변경될 수 있다. 상기 공명 홀(132a)은 공명 현상을 이용하여 흡입 냉매의 유입에 따른 맥동 소음을 감소하며 최대 직경이 4mm 이내의 크기로 형성된다.

냉매는 제2 흡입실(S1b)로 이동될 경우 확산에 따른 소음 감소가 이루어지며, 상기 제2 흡입실(S1b)의 체적이 흡입포트(132) 보다 크게 형성되어 저주파 소음 감소에 유리해 진다.

상기 공명 홀(132a)은 전술한 4mm 보다 작은 크기로 형성될 수 있으며 이 경우 저주파 대역에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다. 또한 상기 공명 홀(132a)의 직경이 증가할 수록 주파수 대역도 함께 증가될 수 있어 리어 헤드(130)의 내부 주파수 대역을 분석한 후에 다양한 대역에서 발생되는 주파수 소음을 최소한으로 감소시킬 수 있다.

이 경우 본 실시 예는 특정 주파수 대역의 소음이 증가될 경우 이에 맞게 개구된 공명 홀(132a)의 크기와 개수를 조절하여 소음 감소를 실시할 수 있다.

본 발명의 제3 실시 예에 의한 압축기에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 예는 전술한 제2 실시 예와 다르게 다양한 주파수 대역에 대한 튜닝이 가능하여 저주파 소음과 고주파 소음과 같은 특정 주파수 대역에 대한 소음 감소에 보다 유리해진다.

첨부된 도 3 또는 도 10 내지 도 14를 참조하면, 본 실시 예에 의한 압축기는 흡입포트(1320)에 냉매가 상기 흡입실(S1)로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 흡입포트(1320)의 내측과 연통된 공명 챔버(1322)가 형성된다.

상기 공명 챔버(1322)는 제1 공명 홀(1322a)과 연통되고, 상기 흡입포트(1320)의 길이 방향으로 연장된 제1 공명 챔버(1322aa)와, 상기 제1 공명 홀(1322a)과 이격되어 위치된 제2 공명 홀(1322b)과 연통되고, 상기 흡입포트(1320)의 길이 방향으로 연장된 제2 공명 챔버(1322bb)를 포함한다.

상기 공명 챔버(1322)는 흡입포트(132)의 내측에 형성된 공간으로 흡입실(S1)로 이동되는 냉매의 일부가 유입되어 소음 감소가 이루어진다.

본 실시 예는 상기 흡입실(S1)에서의 소음 발생을 감소하기 위해 제1 공명 챔버(1322aa)와, 제2 공명 챔버(1322bb)의 크기를 동일하게 구성하거나, 서로 다른 크기로 구성하여 소음 감소를 도모할 수 있다.

상기 공명 챔버(1322)는 흡입실(S1)소음 감소를 위해 아래의 수식이 적용된다.

F : 주파수

A : 제1,2 공명 홀의 직경

V : 제1,2 공명 챔버의 체적

L1 : 제1,2 공명 홀의 연장 길이

C : 음파의 속도

냉매는 흡입포트(1320)에서 흡입실(S1)을 향해 특정 압력으로 이동될 경우 맥동에 의한 소음이 발생되나, 상기 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)에 의해 특정 주파수 대역에 대한 위상 변이(Phase Cancellation)이 발생되고, 상기 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)에서 특정 주파수 대역이 소멸되어 소음 발생이 감소된 상태로 상기 흡입실(S1)로 이동된다.

이 경우 냉매가 흡입실(S1)로 이동되기 이전에 맥동으로 인한 소음이 저감된 후에 제1 흡입실(S1a)을 경유하여 제2 흡입실(S1b)로 이동되므로 맥동으로 인한 소음 감소 효과가 향상된다.

상기 제1 공명 챔버(1322aa)와, 제2 공명 챔버(1322bb)가 동일 체적이고, 제1 공명 홀(1322a)과, 제2 공명 홀(1322b)이 동일 직경으로 개구 될 경우 흡입 냉매에 대한 소음 감쇄는 특정 주파수 대역을 감소시켜 사용할 수 있다.

상기 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)는 각각 독립 영역으로 형성되므로 흡입포트(1320)로 유입되는 위치에 대한 제약을 최소한으로 받게 된다.

상기 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)는 흡입포트(1320)의 전체 길이 방향 중 선단부에 타원 형태로 형성되나, 다른 위치 또는 다른 형태로 변경될 수 있다.

본 실시 예는 전술한 실시 예와 다르게 흡입 냉매의 주파수 대역을 분석한 후에 특정 주파수 소음이 클 경우 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)가 각각 서로 다른 크기로 구성되어 냉매의 흡입에 따른 맥동 소음을 저감할 수 있다.

일 예로 상기 제1 공명 챔버(1322aa)가 상기 제2 공명 챔버(1322bb) 보다 큰 체적으로 구성될 경우 상기 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)는 각각 서로 다른 주파수 대역을 상쇄시켜 냉매의 맥동으로 인한 소음 감소를 다양한 주파수 대역에서 실시할 수 있어 압축기 작동에 따른 진동 및 소음 발생을 최소화 할 수 있다.

첨부된 도 14를 참조하면, 본 실시 예에 의한 흡입포트(1320)에는 냉매가 흡입실(S1)로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 제1,2 공명 홀(1322a, 1322b) 사이에 위치되고 상기 흡입실(S1)과 연통된 제3 공명 홀(1322c)을 더 포함한다.

냉매는 일부가 상기 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)에서 특정 주파수 대역에 대한 위상 변이가 발생되면서 소멸되고, 소음 발생이 감소된 상태로 제1 흡입실(S1a)로 이동되고, 일부는 상기 제3 공명 홀(1322c)로 유입된 후에 제2 흡입실(S1b)로 이동된다.

상기 냉매는 이동 방향이 서로 상이하게 이동되므로 다양한 주파수 대역에 대한 소음 감쇠가 필요할 경우 제1,2 공명 챔버(1322aa, 1322bb)의 크기와 제3 공명 홀(1322c)의 크기 및 개수를 변경하여 맥동 소음을 저감 시킬 수 있다.

첨부된 도 15를 참조하면, 본 실시 예에 의한 리어 헤드가 장착된 압축기와 종래기술에 의한 압축기를 동일 조건에서 작동 시킨 후에 흡입 맥동에 따른 전파(투과) 손실을 측정해 보면 주파수 대역별로 본 발명과 종래기술과의 전파 손실이 상당한 차이가 발생되는 것을 알 수 있다.

참고로 전파 손실의 의미는 매질 내에서 음파의 전파에 따른 흡수, 회절 및 산란으로 발생되는 손실(Loss)을 의미하며 상기 손실이 클수록 흡입 냉매의 이동에 따른 맥동 소음이 저감된다.

압축기가 작동되고 흡입 냉매가 흡입실로 이동될 경우 흡입 냉매의 맥동은 대부분의 주파수 대역에서 전파 손실이 종래기술에 비해 본 발명이 증가되며 특히 500Hz 대역에서부터 1500Hz 대역과 2000Hz 대역에서부터 2500Hz 대역에서 종래기술보다 본 발명의 전파 손실이 상당 부분 차이나는 것을 알 수 있다.

따라서 본 실시 예는 압축기가 작동될 경우 흡입 냉매의 전파 손실이 증가되어 맥동 소음이 상당히 감소되는 것을 알 수 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.

100: 케이싱
130 : 리어 헤드
132, 1320 : 흡입포트
132a : 공명 홀
135 : 지지부
S1 : 흡입실
S1a : 제1 흡입실
S1b : 제2 흡입실
S3 : 토출실
S1aa : 연통 홀
1322 : 공명 챔버
1322a : 제1 공명 홀
1322aa : 제1 공명 챔버
1322b : 제2 공명 홀
1322bb : 제2 공명 챔버
1322c : 제3 공명 홀

Claims

케이싱;
흡입실의 냉매를 흡입하여 압축하고 토출실로 토출하는 압축기구; 및
상기 케이싱의 타측 단부에 결합되고, 내부에 흡입실과, 토출실 및 상기 흡입실로 유입되는 냉매의 맥동 소음을 저감하기 위해 상기 흡입실의 내측면에서 편심된 흡입포트가 일체 형성된 리어 헤드를 포함하되,
상기 흡입포트의 입구 중심과 상기 흡입실을 향해 냉매가 이동하는 흡입유로의 중심이 편심된 것을 특징으로 하는 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 흡입실은 상기 흡입포트와 연통된 제1 흡입실;
상기 제1 흡입실과 동심원을 이루고 상기 제1 흡입실의 반경 방향 외측에 형성된 제2 흡입실을 포함하는 압축기.
제2 항에 있어서,
상기 제1 흡입실은 제2 흡입실 보다 낮은 높이로 상기 케이싱을 향해 연장된 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 제1 흡입실은 제2 흡입실에 의해 반경 방향 외측에서 둘러 싸여진 것을 특징으로 하는 압축기.
제2 항에 있어서,
상기 제1 흡입실은 내경을 d1이라 하고, 상기 제1 흡입실의 내측면과 연결되고 흡입포트의 단부에 형성된 연통 홀의 내경을 d2라 할 때, 상기 d1은 d2 보다 크게 형성된 압축기.
제5 항에 있어서,
상기 제1 흡입실은 내경 면적을 S라 가정할 때, 상기 연통 홀의 면적은 S/4 이상이 유지되는 압축기.
제5 항에 있어서,
상기 흡입포트의 길이 방향 중심과, 상기 연통 홀의 중심이 서로 간에 편심된 압축기.
제2 항에 있어서,
상기 제1 흡입실은 상기 흡입실의 중앙에 위치되고, 상기 리어 하우징에는 상기 제1 흡입실의 외측 원주 방향에서 상기 케이싱을 향해 소정의 높이로 연장된 지지부가 구비된 압축기.
제8 항에 있어서,
상기 지지부는 상기 제1 흡입실과 일체 형성되고, 냉매는 상기 지지부에 의해 상기 제2 흡입실을 향해 방사 형태로 확산이 이루어지는 압축기.
제2 항에 있어서,
상기 냉매는 상기 흡입포트를 통해 상기 제1 흡입실의 내측면을 향해 편심 이동되면서 1차 맥동 저감이 이루어지고, 상기 연통 홀을 경유하면서 2차 맥동 저감이 이루어지며, 상기 제1 흡입실에서 길이 방향 하측으로 이동된 후에 상측으로 이동되는 이동 경로가 유지되면서 3차 맥동 저감이 이루어지는 압축기.
제2 항에 있어서,
상기 흡입포트에는 상기 냉매가 상기 제1 흡입실로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 제2 흡입실과 연통된 공명 홀을 더 포함하는 압축기.
제11 항에 있어서,
상기 공명 홀은 복수개가 상기 흡입포트의 길이 방향 또는 원주 방향에 배치되고, 동일 크기로 개구되거나 서로 다른 크기로 개구된 압축기.
제1 항에 있어서,
상기 흡입포트에는 상기 냉매가 상기 흡입실로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 흡입포트의 내측과 연통된 공명 챔버를 더 포함하는 압축기.
제13 항에 있어서,
상기 공명 챔버는 제1 공명 홀과 연통되고, 상기 흡입포트의 길이 방향으로 연장된 제1 공명 챔버;
상기 제1 공명 홀과 이격되어 위치된 제2 공명 홀과 연통되고, 상기 흡입포트의 길이 방향으로 연장된 제2 공명 챔버를 포함하는 압축기.
제14 항에 있어서,
상기 제1,2 공명 챔버는 각각 독립 영역으로 형성된 압축기.
제14 항에 있어서,
상기 흡입포트에는 상기 냉매가 상기 흡입실로 유입되면서 발생되는 주파수 소음을 감소시키기 위해 상기 제1,2 공명 홀 사이에 위치되고 상기 흡입실과 연통된 제3 공명 홀을 더 포함하는 압축기.
제14 항에 있어서,
상기 흡입실은 상기 흡입포트와 연통된 제1 흡입실과, 상기 제1 흡입실과 동심원을 이루고 상기 제1 흡입실의 반경 방향 외측에 형성된 제2 흡입실을 포함하는 압축기.