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공조용 로터리 압축기 소음저감을 위한 어큐뮬레이터 최적설계
Design Optimization of an Accumulator for Noise Reduction of Rotary Compressor 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.35 no.7, 2011년, pp.759 - 766  

이의윤 (삼성전자 생활가전사업부) ,  김봉준 (삼성전자 생활가전사업부) ,  이정배 (삼성전자 생활가전사업부) ,  성춘모 (삼성전자 생활가전사업부) ,  이운섭 (삼성전자 생활가전사업부) ,  이종수 (연세대학교 기계공학부)

초록
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최근 가정용 에어컨은 냉방효율뿐 아니라 소음에 대한 중요성이 지속적으로 높아지고 있다. 로터리 압축기는 에어컨의 소음 중 매우 높은 영향도를 가지고 있으며, 압축기의 소음을 줄이기 위해 머플러 및 공명기에 관한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 압축기의 부품 중 어큐뮬레이터는 큰 용적으로 인해 공명에 의한 추가 소음을 에어컨에 전달하는 소음 전달경로가 되며, 어큐뮬레이터의 내부구조는 소음저감을 위해 중요한 설계요소가 되나 지금까지는 연구결과가 미비한 수준이었다. 본 논문에서는 어큐뮬레이터의 소음 저감을 위해 목표주파수 대역에서의 투과손실이 최대가 되는 설계최적화를 수행하였다. 높은 비선형성을 가진 문제의 최적화를 위해 실험계획법과 반경기저신경망기법을 이용한 근사 모델을 사용하였으며, 유전알고리즘을 사용한 최적화를 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, noise reduction in room air conditioners has been one of the important issues as well as cooling efficiency. The rotary compressor is the dominant noise source in an air conditioner. A number of studies have been conducted on reducing compressor noise through improving muffler and resonato...

주제어

#어큐뮬레이터   #소음저감   #투과손실   #신경회로망   #유전알고리즘  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서 공조용 로터리 압축기의 소음저감을 위한 어큐뮬레이터의 최적설계를 수행하였다. 어큐뮬레이터의 소음은 투과손실 해석을 기반으로 하였고 목표 주파수 대역설정을 통해 각 대역에서의 투과손실이 최대가 되도록 목적함수 및 제한조건을 선정하였다.
  • 본 연구에서는 어큐뮬레이터에서 발생되는 소음특성을 실험을 통해 분석하고, 이 소음을 저감시키기 위한 내부 구조의 설계 최적화를 수행하였다. 어큐뮬레이터의 소음은 음향학적 해석방법을 이용, 목표로 선정한 주파수 대역에서 투과손실(transmission loss)이 최대가 되도록 하였으며, 중요도가 높은 설계변수를 실험계획법(design of experiments, DOE)을 통하여 선정하고, 신경회로망(artificial neural network)을 통한 근사화 과정을 거쳐 유전알고리즘(genetic algorithm, GA)을 이용하여 설계 최적화를 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
에어컨 소음에 있어서 머플러 및 공명기의 설계가 매우 중요한 이유는 무엇인가? 에어컨의 소음은 많은 인자의 결합에 의해 발생하지만, 그 중 압축기는 에어컨 소음에 있어 매우 높은 영향도를 가지게 되며, 압축기의 소음 저감을 위해 많은 연구들이 진행되어 왔다. 로터리 압축기의 소음 발생원인 중, 실린더의 압축과정에서 토출되는 냉매의 압력맥동은 압축기 내부 공간에서 공명되어 쉘을 통해 방사되거나, 에어컨의 실내기로 전달된다. 압력맥동을 줄이기 위해서는 머플러 및 공명기의 설계가 매우 중요하며, 많은 연구 결과들이 발표되었다. Johnson(1)은 공간에서의 공명음과 토출되는 맥동 사이에서 발생되는 소음의 특성에 대해 연구하였고, 머플러와 공명기의 설치를 통한 소음 저감에 대한 연구(2)는 Sano(3,4)등에 의해 발표되었다.
가정용 에어컨에서 냉방 효율뿐만 아니라 중요성이 지속적으로 높아지고 있는 것은? 최근 가정용 에어컨은 냉방효율뿐 아니라 소음에 대한 중요성이 지속적으로 높아지고 있다. 로터리 압축기는 에어컨의 소음 중 매우 높은 영향도를 가지고 있으며, 압축기의 소음을 줄이기 위해 머플러 및 공명기에 관한 많은 연구들이 진행되어 왔다.
에어컨의 소음 중 매우 높은 영향도를 가지고 있는 것은 무엇인가? 최근 가정용 에어컨은 냉방효율뿐 아니라 소음에 대한 중요성이 지속적으로 높아지고 있다. 로터리 압축기는 에어컨의 소음 중 매우 높은 영향도를 가지고 있으며, 압축기의 소음을 줄이기 위해 머플러 및 공명기에 관한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 압축기의 부품 중 어큐뮬레이터는 큰 용적으로 인해 공명에 의한 추가 소음을 에어컨에 전달하는 소음 전달경로가 되며, 어큐뮬레이터의 내부구조는 소음저감을 위해 중요한 설계요소가 되나 지금까지는 연구결과가 미비한 수준이었다.
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참고문헌 (14)

  1. Johnson, C. N. and Hamilton, J. F., 1972, "Fractional Horsepower, Rotary Vane, Refrigerant Compressor Noise Study," Proc. of the 1972 Purdue Compressor Technology Conference, pp. 74-82. 

  2. Wang S., Park J. and Kang J., 2004, "Boundary Element Analysis of the Muffler for the Noise Reduction of the Compressors," Proc. of KSNVE Autumn Conference, pp. 88-92. 

  3. Sano, K., 1984, "Analysis of Hermetic Rolling Piston Type Compressor Noise and Counter Measurements," Proc. of 1984 International Compressor Conference at Purdue, pp. 242-250. 

  4. Sano, K. and Noguchi, M., 1983, "Cavity Resonance and Noise Reduction in a Compressor," IEEE Trans, Vol. IA-19, No. 6, pp. 1118-1123. 

    상세보기 crossref

  5. Munjal, M. L., 1987, Acoustics of Ducts and Mufflers, John Wiley & Sons Inc, pp. 42-103. 

  6. Kim, J. and Soedel, W., 1988, "Four Pole Parameters for Three Dimensional Cylindrical Cavity and Its Application to Muffler Analysis," Proc. of Noise-Con 88, National Conference on Noise Control Engineering, Purdue University, pp. 255-260. 

  7. Noguchi, M. Sano, K. and Takeshita S., 1983, "Cavity Resonance and Noise Reduction in a Compressor," IEEE Trans, Vol. IA-19, No. 6, pp. 1118-1123. 

  8. Kinsler, L. E., Frey, A. R., Coppens, A. B. and Sanders, J. B., 1980, Fundamentals of Acoustics, John Wiley & Sons Inc, pp. 225-245. 

  9. MATLAB, The language of technical computing, Release 14, The Math Works Inc. 

  10. i-sight, User Guide, Release 4.5, Dassault Systems. 

  11. Uykan, Z. and Koivo, H. N., 2005, "Analysis of Augmented Input Layer RBFNN," IEEE Transactions on Neural Networks, Vol. 16, No. 2, pp. 364-369. 

    상세보기 crossref

  12. Holland, J. H., 1992, Adaptation in Natural and Artificial Systems, The MIT Press, pp. 32-118. 

  13. Wang, G. G. and Shan, S., 2007, "Review of Metamodeling Techniques in Support of Engineering Design Optimization," Journal of Mechanical design, Vol. 129, No. 4, pp. 370-380. 

    상세보기 crossref

  14. Chang J. D., Park N. H., Jung J. H. and Kim D., W., 1996, "Shape Optimal Design of Rotary Compressor Cylinder Using ANSYS," Proc. of KSME Autumn Conference, pp. 986-992. 

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