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KR20050080657A - 왕복동식 압축기의 진동저감구조 - Google Patents

왕복동식 압축기의 진동저감구조 Download PDF

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Publication number
KR20050080657A
KR20050080657A KR1020040008750A KR20040008750A KR20050080657A KR 20050080657 A KR20050080657 A KR 20050080657A KR 1020040008750 A KR1020040008750 A KR 1020040008750A KR 20040008750 A KR20040008750 A KR 20040008750A KR 20050080657 A KR20050080657 A KR 20050080657A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
point
pipe
vibration
cylinder
loop pipe
Prior art date
Application number
KR1020040008750A
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English (en)
Inventor
이동원
이효재
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
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Priority to JP2005034421A priority patent/JP2005226651A/ja
Priority to CNA2005100094387A priority patent/CN1654822A/zh
Publication of KR20050080657A publication Critical patent/KR20050080657A/ko

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Abstract

본 발명은 압축기 작동시 피스톤 및 실린더와 구동수단으로 이루어진 조립체의 진동이 쉘로 전체로 전달되는 것을 방지하는 왕복동식 압축기의 진동저감구조에 관한 것으로서, 특히 압축된 냉매를 토출시키기 위하여 조립체와 쉘 사이에 루프 파이프가 설치됨과 아울러 루프 파이프에 별도의 연결수단이 설치되어 진동을 효과적으로 완충 및 저감시킬 수 있는 왕복동식 압축기의 진동저감구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 진동저감구조는 냉매가 유,출입되는 유입관 및 유출관이 설치된 쉘과, 상기 쉘 내측에 냉매를 압축하도록 실린더와 피스톤 및 구동수단과 토출밸브 어셈블리로 이루어진 조립체와, 상기 토출밸브 어셈블리와 유출관 사이를 연결하도록 굴곡지게 형성된 루프 파이프와, 상기 루프 파이프의 제1지점과 이와 인접하게 위치된 루프 파이프의 제2지점을 서로 연결하도록 설치되어 진동 전달을 저감시키는 연결수단으로 이루어진다.

Description

왕복동식 압축기의 진동저감구조 {VIBRATION REDUCTION STRUCTURE OF RECIPROCATING COMPRESSOR}
본 발명은 압축기 작동시 피스톤 및 실린더와 구동수단으로 이루어진 조립체의 진동이 쉘로 전체로 전달되는 것을 방지하는 왕복동식 압축기의 진동저감구조에 관한 것으로서, 특히 압축된 냉매를 토출시키기 위하여 조립체와 쉘 사이에 루프 파이프가 설치됨과 아울러 루프 파이프에 별도의 연결수단이 설치되어 진동을 효과적으로 완충 및 저감시킬 수 있는 왕복동식 압축기의 진동저감구조에 관한 것이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.
최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
도 1은 일반적인 왕복동식 압축기가 도시된 측단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 루프 파이프가 도시된 사시도이다.
일반적인 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더 내부에 왕복 직선운동하면서 냉매 등과 같은 작동유체를 압축하게 되는데, 도 1은 왕복동식 압축기 중 리니어 압축기에 관한 것으로 자세히 살펴보면, 냉매가 유/출입되는 유입관(2a) 및 유출관(2b)이 연결 설치된 쉘(Shell : 2)과, 상기 쉘(2) 내부에 설치된 실린더(Cylinder : 4)와, 상기 실린더(4) 내부에 왕복 직선 운동하면서 압축공간(P)으로 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키는 피스톤(Piston : 6)과, 상기 실린더(4) 외측에 고정되도록 설치되어 상기 피스톤(6)을 왕복 직선 운동시키는 구동수단(10)과, 상기 압축공간(P)을 형성하는 피스톤(6)의 일단에 설치되어 냉매를 상기 압축공간(P)으로 흡입하는 흡입밸브(22)와, 상기 압축공간(P)을 형성하는 실린더(4)의 일단에 설치되어 냉매를 상기 압축공간(P)으로부터 토출시키는 토출밸브 어셈블리(24)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 실린더(4)는 내부에 상기 피스톤(6)이 왕복 직선 운동할 수 있도록 중공 형상으로 형성되고, 일단에 상기 토출밸브 어셈블리(24)가 설치된다.
다음, 상기 피스톤(6)은 상기 유입관(2a)으로부터 유입된 냉매가 유동될 수 있도록 중앙에 냉매유로(6a)가 형성됨과 아울러 상기 실린더(4)에 삽입되어 일측에 압축공간(P)을 형성하게 되는데, 상기 압축공간(P)을 형성하는 일단에 상기 냉매유로(6a)를 개폐시키도록 상기 흡입밸브(22)가 설치되며, 타단이 축방향으로 설치된 복원 스프링(8a,8b)에 의해 상기 실린더(4)와 별도의 지지프레임(26)에 각각 탄성 지지된다.
다음, 상기 구동수단(10)은 상기 실린더(4) 외측에 고정되도록 설치되어 복수개의 라미네이션(12a)이 원주방향으로 적층된 원통형상의 이너 스테이터(Inner stater : 12)와, 상기 이너 스테이터(12) 외측에 소정의 간격을 두고 설치되어 코일(14a) 외측에 복수개의 라미네이션(14b)이 원주방향으로 적층된 원통형상의 아우터 스테이터(Outer stater : 14)와, 상기 이너 스테이터(12)와 아우터 스테이터(14) 사이의 공간에 설치되는 동시에 상기 피스톤(6)의 타단에 장착부재(15)에 의해 연결되도록 설치되는 영구자석(16)으로 이루어진다.
이때, 상기 이너 스테이터(12)와 아우터 스테이터(14)는 상기 실린더(4)의 외측에 프레임(18)에 의해 고정되도록 설치되며, 상기 영구자석(16)은 상기 장착부재(15) 및 피스톤(6)과 함께 왕복 직선 운동 가능하게 설치된다.
다음, 상기 흡입밸브(22)는 박판 형상으로 중앙부분이 상기 피스톤(6)의 일단 측 냉매유로(6a)를 개폐시키도록 중앙부분이 일부 절개되도록 형성되고, 일측이 상기 피스톤(6)의 일단에 스크류에 의해 고정되도록 설치된다.
다음, 상기 토출밸브 어셈블리(24)는 상기 실린더(4)의 일단 측에 토출공간(O)을 형성하도록 설치되는 토출커버(24a)와, 상기 실린더(4)의 일단을 개폐하도록 설치되는 토출밸브(24b)와, 상기 토출커버(24a)와 토출밸브(24b) 사이에 축방향으로 탄성력을 부여하는 밸브 스프링(24c)으로 이루어진다.
이때, 상기 토출커버(24a)의 일측과 상기 유출관(2b) 사이에는 굴곡지게 형성된 루프 파이프(28)가 연결 설치되어 압축된 냉매가 외부로 토출될 수 있도록 안내할 뿐 아니라 상기 실린더(4), 피스톤(6), 구동수단(10)의 상호 작용에 의한 진동이 상기 쉘(2) 전체로 전달되는 것을 완충시켜 준다.
물론, 상기 루프 파이프(28)는 고유 주파수가 상기 피스톤(6)의 운전주파수와 일치하거나, 근접하여 공진현상이 일어나는 것을 방지하기 위하여 상기 구동수단(10)의 운전주파수와 일치하거나, 근접하지 않도록 설계되어 진동 및 소음이 상기 쉘(2)로 전달되는 것을 방지한다.
상기와 같이 실린더(4), 피스톤(4), 구동수단(10) 및 오일공급장치(30) 등이 서로 연결되어 조립체를 형성하고, 이런 조립체는 상기 쉘(2) 내부에 지지스프링(29) 등과 같은 완충장치에 의해 지지되도록 설치된다.
한편, 상기 프레임(18)의 하측에는 상기 쉘(2) 내측 하부에 저장되는 오일이 상기 피스톤(6)과 실린더(4) 사이로 공급되도록 하는 오일공급장치(30)가 설치되어 상기 피스톤(6)과 실린더(4) 사이의 마찰 및 마모를 방지하는 동시에 상기 실린더(4)가 냉각되도록 한다.
상기와 같이 종래의 왕복동식 압축기의 진동저감구조를 살펴보면, 상기 조립체와 유출관(2b) 사이에 냉매가 토출되도록 안내하는 루프 파이프(28)가 설치됨과 아울러 상기 조립체를 상기 쉘(2) 하부에 지지하도록 지지 스프링(29) 등과 같은 완충장치가 설치되어 진동을 저감시키게 된다.
이때, 상기 루프 파이프(28)는 굴곡지게 형성되어 진동이 전달되는 경로가 길어지도록 구성하여 상기 조립체에서 발생되는 진동이 상기 루프 파이프(28)를 따라 전달되면서 저감되는 반면, 상기 지지 스프링(29)은 상기 조립체의 상하방향의 진동을 저감시킨다.
그러나, 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 진동저감구조는 상기 루프 파이프(28)가 굴곡지게 형성되어 상기 토출커버(24a) 및 유출관(2b)에 용접되어 설치되기 때문에 진동이 전달되는 경로가 길어짐에 따라 진동이 상기 쉘(2) 측으로 전달되는 것을 저감시키더라도 한계가 있을 뿐 아니라 상기 구동수단(10)의 구동 주파수가 다양하게 변화되거나, 다양한 외부적인 영향 등으로 인하여 설계조건과 달라질 경우 공진 현상이 일어나 특정 부분에 비교적 변위가 큰 진동이 발생되어 전달됨으로 연결부분이 파손되어 제품의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피스톤이 구동됨에 따라 발생되는 진동이 루프 파이프를 따라 여러 경로를 통하여 전달되도록 하여 쉘 전체로 전달되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 왕복동식 압축기의 진동저감구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 진동저감구조는 냉매가 유,출입되는 유입관 및 유출관이 양측에 설치된 쉘과, 상기 쉘 내부에 설치되는 실린더와, 상기 실린더 내부에 왕복 직선 운동하면서 압축공간을 형성하여 냉매를 축방향으로 상기 압축공간에 유입하여 압축시키는 피스톤과, 상기 피스톤을 왕복 직선 운동시키는 구동수단과, 상기 실리더의 압축공간 끝단에 개폐 가능하게 설치되어 압축된 냉매를 토출시키는 토출밸브 어셈블리와, 상기 토출밸브 어셈블리와 유출관 사이에 설치되어 작동시 상기 실린더 및 피스톤과 구동수단의 진동이 상기 쉘로 전달되지 않도록 굴곡지게 형성된 루프 파이프와, 상기 루프 파이프의 제1지점과 이와 인접하게 위치된 루프 파이프의 제2지점을 서로 연결하도록 설치되어 진동 전달을 저감시키는 연결수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 연결수단은 일단이 상기 루프 파이프의 제1지점에 걸림되는 동시에 타단이 상기 루프 파이프의 제2지점에 걸림되도록 양단에 걸림고리가 형성된 클립인 것이 바람직하다.
이때, 상기 클립은 일단에 걸림고리가 상기 루프 파이프의 제1지점을 일방향으로 감도록 형성되고, 타단에 걸림고리가 상기 루프 파이프의 제2지점을 반대방향으로 감도록 형성된 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서, 상기 연결수단은 일단이 상기 루프 파이프의 제1지점에 걸림되는 동시에 타단이 상기 루프 파이프의 제2지점에 걸림되는 완충 코일 스프링이거나, 상기 루프 파이프의 제1지점과 상기 루프 파이프의 제2지점을 여러 번 감아주도록 설치되는 철사로 구성될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 진동저감구조는 종래 기술과 마찬가지로 쉘(2)에 냉매가 유,출입되는 유입관(2a) 및 유출관(2b)이 형성되고, 상기 쉘(2) 내부에 실린더(4), 피스톤(6), 구동수단(10), 흡입밸브(22) 및 토출밸브 어셈블리(24) 등으로 이루어진 조립체가 설치되며, 상기 토출밸브 어셈블리(24)와 유출관(2b) 사이에 냉매의 유동을 안내하도록 굴곡지게 형성된 루프 파이프(28)가 서로 용접 또는 조립 등의 다양한 형태로 연결 설치되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 루프 파이프(28)에 진동 전달을 저감시키는 별도의 연결수단이 설치된다.
이때, 미도시된 도면부호는 도 1을 참조로 한다.
여기서, 상기 연결수단은 상기 루프 파이프(28)의 제1지점과 이와 인접하게 위치된 루프 파이프(28)의 제2지점을 서로 연결하도록 설치되는 클립(52) 또는 완충 코일 스프링(54)이거나, 여러 번 감겨지도록 설치되는 철사(56) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
이때, 상기 클립(52)은 양측에 걸림고리가 형성되는데, 일단의 걸림고리가 상기 루프 파이프(28)의 제1지점에 일방향으로 감겨지고, 타단의 걸림고리가 상기 루프 파이프의 제2지점에 반대방향으로 감겨져 서로 꼬임되도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 완충 코일 스프링(54)은 길이방향으로 작용하는 압축력에 대해 탄성력을 부여하는 압축 코일 스프링이 적용될 수도 있고, 길이방향으로 작용하는 인장력에 대해 탄성력을 부여하는 인장 코일 스프링이 적용될 수도 있다.
또한, 상기 철사(56)는 상기 루프 파이프(28)의 제1지점과 이와 대향되는 루프 파이프(28)의 제2지점이 서로 여러 번 일방향으로 감아주도록 설치된다.
따라서, 상기 아우터 스테이터(14)에 전원이 인가됨에 따라 상기 이너 스테이터(12) 및 아우터 스테이터(14)와 영구자석(16)의 상호 전자기력에 의해 상기 영구자석(16)이 움직이게 되고, 상기 영구자석(16)이 고정된 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동하게 되며, 상기 유입관(2a)을 통하여 유입된 냉매는 압력차에 의해 상기 실린더(4)와 피스톤(6) 사이의 압축공간(P)으로 유입되어 압축된 다음, 상기 토출밸브 어셈블리(24)를 통과하여 상기 루프 파이프(28)를 따라 유동되어 상기 유출관(2b)으로 빠져나가게 된다.
이때, 상기 피스톤(6)이 상기 실린더(4) 내부에서 왕복 직선 운동하면서 진동이 발생되어 상기 루프 파이프(28)의 일측으로부터 타측으로 전달되더라도 상기 클립(52) 또는 완충 코일 스프링(54) 및 철사(56)에 의해 저감된다.
구체적으로, 상기 클립(52)이 상기 루프 파이프(28)의 제1지점과 이와 인접하게 위치된 루프 파이프(28)의 제2지점을 연결하도록 설치되기 때문에 상기 루프 파이프(28)의 제1지점을 통과하는 진동은 상기 루프 파이프(28)를 따라 그대로 전달되는 동시에 상기 클립(52)을 따라 전달됨으로 전달 경로가 다양해짐으로 진동이 저감되고, 상기 루프 파이프(28)를 따라 상기 루프 파이프(28)의 제2지점으로 전달된 진동 및 상기 클립(52)을 따라 상기 루프 파이프(28)의 제2지점으로 전달된 진동의 위상이 서로 달라서 상쇄시킬 수도 있다.
또한, 상기 완충 코일 스프링(54) 및 철사(56) 역시 상기 클립(52)과 동일한 작용을 하되, 상기 완충 코일 스프링(54)은 상기 클립(52)과 달리 상기 루프 파이프(28)의 제1지점을 통과하는 진동을 상기 루프 파이프(28)의 제2지점으로 완충하여 전달시킴으로 진동의 위상 차로 인하여 서로 상쇄시킬 수 있는 효과를 보다 높일 수 있다.
따라서, 압축기가 작동되더라도 진동이 상기 쉘(2) 전체로 전달되는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라 상기 루프 파이프(28)가 용접에 의해 상기 토출밸브 어셈블리(24) 측의 토출커버(24a) 또는 상기 쉘(2) 측의 유출관(2a)에 연결되더라도 연결부분의 파손을 사전에 방지할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 진동저감구조는 루프 파이프의 제1지점 및 이와 인접하게 위치되는 루프 파이프의 제2지점을 서로 연결하도록 별도의 연결수단을 설치하기 때문에 피스톤이 구동됨에 따라 발생되는 진동이 루프 파이프를 따라 직접 전달되는 동시에 별도의 연결수단을 통하여 전달됨으로 여러 경로를 통하여 전달되도록 할 뿐 아니라 진동의 위상 차에 의해 서로 상쇄되도록 하여 쉘 전체로 전달되는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 진동으로 인한 루프 파이프의 연결부분의 파손을 방지할 수 있으며, 나아가 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 왕복동식 압축기가 도시된 측단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 왕복동식 압축기의 루프 파이프가 도시된 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 왕복동식 압축기의 루프 파이프가 도시된 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
28 : 루프 파이프 52 : 클립
54 : 완충 코일 스프링 56 : 철사

Claims (5)

  1. 냉매가 유,출입되는 유입관 및 유출관이 양측에 설치된 쉘과,
    상기 쉘 내부에 설치되는 실린더와,
    상기 실린더 내부에 왕복 직선 운동하면서 압축공간을 형성하여 냉매를 축방향으로 상기 압축공간에 유입하여 압축시키는 피스톤과,
    상기 피스톤을 왕복 직선 운동시키는 구동수단과,
    상기 실리더의 압축공간 끝단에 개폐 가능하게 설치되어 압축된 냉매를 토출시키는 토출밸브 어셈블리와,
    상기 토출밸브 어셈블리와 유출관 사이에 설치되어 작동시 상기 실린더 및 피스톤과 구동수단의 진동이 상기 쉘로 전달되지 않도록 굴곡지게 형성된 루프 파이프와,
    상기 루프 파이프의 제1지점과 이와 인접하게 위치된 루프 파이프의 제2지점을 서로 연결하도록 설치되어 진동 전달을 저감시키는 연결수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동저감구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결수단은 일단이 상기 루프 파이프의 제1지점에 걸림되는 동시에 타단이 상기 루프 파이프의 제2지점에 걸림되도록 양단에 걸림고리가 형성된 클립인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동저감구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 클립은 일단에 걸림고리가 상기 루프 파이프의 제1지점을 일방향으로 감도록 형성되고, 타단에 걸림고리가 상기 루프 파이프의 제2지점을 반대방향으로 감도록 형성된 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동저감구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결수단은 일단이 상기 루프 파이프의 제1지점에 걸림되는 동시에 타단이 상기 루프 파이프의 제2지점에 걸림되는 완충 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동저감구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결수단은 상기 루프 파이프의 제1지점과 상기 루프 파이프의 제2지점을 여러 번 감아주도록 설치되는 철사인 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기의 진동저감구조.
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