KR100317928B1 - Reciprocating compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 왕복동 압축기에 관한 것으로, 본 발명의 왕복동 압축기는 전자기력을 발휘하는 고정자. 고정자와의 전자기력의 상호작용으로 회전하는 회전자, 회전자에 압입되어 회전하는 회전축, 회전축의 회전동력을 직선왕복운동으로 전환하여 전달하는 동력전달수단, 동력전달수단으로부터 동력을 전달받아 직선왕복운동하는 피스톤, 피스톤의 왕복운동으로 냉매가 압축되는 압축실을 가진 실린더블럭을 구비하고, 이 동력전달수단은 피스톤의 외측단에 외주면이 접하고 회전축의 회전으로 함께 회전하는 타원형 캠형상의 동력전달디스크를 포함하는 것으로, 이러한 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 동력전달수단은 피스톤과 접한 상태에서 동력을 전달하도록 되어 있기 때문에 피스톤의 압축구동시 피스톤과 압축실 내부사이의 마찰마모가 작용하는 것을 최소화하게 되어 압축기의 구동소음을 줄이고, 부하손실을 감소시킬 수 있게 되며, 회전축의 회전수에 대하여 그 배수의 압축행정을 수행할 수 있도록 함으로써 제한된 회전수 내에서 왕복동 압축기의 압축구동효율을 월등히 향상시킬 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a reciprocating compressor, the reciprocating compressor of the present invention is a stator for exerting an electromagnetic force. Rotor rotating by the interaction of electromagnetic force with stator, rotating shaft that is pressed and rotated by the rotor, power transmission means for converting the rotational power of the rotating shaft into linear reciprocating motion, and linear reciprocating motion receiving power from the power transmission means. And a cylinder block having a compression chamber in which the refrigerant is compressed by the reciprocating motion of the piston. In addition, since the power transmission means of the reciprocating compressor according to the present invention is to transmit power in contact with the piston to minimize the frictional friction between the piston and the inside of the compression chamber during the compression operation of the piston compressor Drive noise, reduce load loss, and With respect to the number of rotations there is the advantage that can significantly improve the compression efficiency of a reciprocating compressor driven in rotation by a limited number to perform a compression stroke of its multiples.
Description
본 발명은 왕복동 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피스톤을 구동시키는 동력전달수단으로 캠을 사용하여 피스톤의 구동 면압을 감소시켜 압축효율을 향상시킬 수 있도록 한 왕복동 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a reciprocating compressor, and more particularly, to a reciprocating compressor to improve the compression efficiency by reducing the driving surface pressure of the piston using a cam as a power transmission means for driving the piston.
종래의 왕복동 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 내부를 밀폐하는 밀폐용기(10)와 이 밀폐용기(10)에 마련되어 외부의 전류를 인가받아 동력을 발생시키는 구동부(20)와 이 구동부(20)의 동력을 전달받아 냉매를 압축하는 압축부(30)로 이루어진다.The conventional reciprocating compressor has a sealed container 10 for sealing the inside as shown in FIG. 1 and a driving part 20 provided in the sealed container 10 to generate power by receiving an external current and the driving part 20. Compression unit 30 for compressing the refrigerant is received by the power of the.
구동부(20)는 외부의 전류로써 전자기력을 발휘하는 고정자(21)와 이 고정자(21)의 전자기력과 상호 작용하여 회전하는 회전자(22), 그리고 이 회전자(22)의 회전력으로 함께 회전하는 회전축(23)을 구비하며, 이 회전축(23)의 하부는 회전축(23)의 회전으로 편심 회전하는 편심축(24)을 형성하고 있다.The driving unit 20 rotates together with the stator 21 exerting an electromagnetic force by an external current, the rotor 22 rotating in interaction with the electromagnetic force of the stator 21, and the rotational force of the rotor 22. The rotary shaft 23 is provided, and the lower part of the rotary shaft 23 forms the eccentric shaft 24 which eccentrically rotates by the rotation of the rotary shaft 23.
그리고 압축부(30)는 압축실(34)이 형성된 실린더블럭(31)과 이 실린더블럭(31)의 압축실(34) 내부에서 직선 왕복운동하는 피스톤(32)을 구비하고, 이 피스톤(32)의 구동을 위하여 편심축(24)의 편심 회전력을 직선 왕복운동으로 전환시키는 커넥팅로드(33)를 구비하고 있다.And the compression part 30 is provided with the cylinder block 31 in which the compression chamber 34 was formed, and the piston 32 linearly reciprocating in the compression chamber 34 of this cylinder block 31, This piston 32 Is connected to the eccentric rotational force of the eccentric shaft 24 to linear reciprocating motion.
여기서 종래의 커넥팅로드(33)는 편심축(24)의 회전각도에 따라 제한된 범위내에서 실제 의도한 피스톤(32)의 압축방향과 엇각을 이루며 동작한다. 따라서 동력전달이 커넥팅로드(33) 방향으로 이루어지므로 회전축(23)의 회전력을 벡터요소로 분해할 때 피스톤(32) 압축방향으로의 요소와 피스톤(32) 측면으로 작용하는 측면압으로 나누어진다.Here, the conventional connecting rod 33 operates at an angle to the compression direction of the actually intended piston 32 within a limited range according to the rotation angle of the eccentric shaft 24. Therefore, since the power transmission is made in the direction of the connecting rod 33, it is divided into the element in the compression direction of the piston 32 and the side pressure acting on the side of the piston 32 when decomposing the rotational force of the rotary shaft 23 into the vector element.
그런데 필연적으로 발생하는 이 피스톤(32) 측면압은 실린더블럭(31)의 압축실(34) 내면과 피스톤(32)의 외주 사이의 마찰마모를 발생시켜 동력전달손실요인으로 작용하게 되며, 이때의 마찰마모에 의한 소음을 유발시키고, 압축기의 동력전달 손실을 발생시켜 압축기의 압축효율을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.However, inevitably generated side pressure of the piston 32 generates friction wear between the inner surface of the compression chamber 34 of the cylinder block 31 and the outer circumference of the piston 32 to act as a power transmission loss factor. Noise caused by frictional wear and power transmission loss of the compressor was generated to reduce the compression efficiency of the compressor.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 피스톤의 압축실 내부에서의 면압을 감소시킬 수 있도록 하며, 동시에 제한된 회전수에서 피스톤의 압축 행정수를 늘려 냉매의 압축효율을 보다 향상시킬 수 있도록 한 왕복동 압축기를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to reduce the surface pressure in the compression chamber of the piston, and at the same time increase the compression stroke of the piston at a limited rotation speed to improve the compression efficiency of the refrigerant It is to provide a reciprocating compressor which can be improved.
도 1은 종래의 왕복동 압축기를 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional reciprocating compressor.
도 2는 본 발명에 따른 왕복동 압축기를 보인 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a reciprocating compressor according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 압축부분을 확대 도시한 단면도이다.Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the compressed portion of the reciprocating compressor according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 압축부분을 확대 도시한 사시도이다.Figure 4 is an enlarged perspective view of the compression portion of the reciprocating compressor according to the present invention.
도 5a는 본 발명에 따른 왕복동 압축기에서 피스톤의 압축행정을 나타낸 도면이고,Figure 5a is a view showing the compression stroke of the piston in the reciprocating compressor according to the present invention,
도 5b는 본 발명에 따른 왕복동 압축기에서 피스톤의 흡입행정을 나타낸 도면이고,Figure 5b is a view showing the suction stroke of the piston in the reciprocating compressor according to the present invention,
도 5c는 본 발명에 따른 왕복동 압축기에서 피스톤의 냉매흡입완료 상태를 나타낸 도면이고,5c is a view showing a refrigerant suction completion state of the piston in the reciprocating compressor according to the present invention,
도 5d는 본 발명에 따른 왕복동 압축기에서 피스톤의 압축시작 행정을 나타낸 도면이다.Figure 5d is a view showing the compression start stroke of the piston in the reciprocating compressor according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
200...구동부200 ... Drive
240...제 1동력전달디스크240.First power transmission disk
250...제 2동력전달디스크250. 2nd power transmission disk
260...베어링부시260 ... Bearing Bush
300...압축부300 ... compression
320...피스톤320 ... piston
330...복원스프링330 Restoring spring
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전자기력을 발휘하는 고정자. 상기 고정자와의 전자기력의 상호작용으로 회전하는 회전자, 상기 회전자에 압입되어 회전하는 회전축, 상기 회전축의 회전동력을 직선왕복운동으로 전환하여 전달하는 동력전달수단, 상기 동력전달수단으로부터 동력을 전달받아 직선왕복운동하는 피스톤, 상기 피스톤의 왕복운동으로 냉매가 압축되는 압축실을 가진 실린더블럭을 구비한 왕복동 압축기에 있어서,상기 동력전달수단은 상기 피스톤의 외측단에 외주면이 접하고 상기 회전축의 회전으로함께 회전하는 타원형 캠형상으로 이루어지며 상호 이격되게 설치되는 동력전달디스크들; 상기 동력전달디스크들에 대해서 정지상태를 유지하며, 상기 동력전달디스크들의 이격된 공간에 설치되는 베어링부싱; 상기 피스톤의 외측단에는 일정깊이의 원통홀이 형성되며, 상기 원통홀의 끝단 중심에는 복원스프링이 고정될 수 있는 설치홈이 형성되며, 일단이 상기 베어링 부싱에 고정결합되고, 타단이 상기 설치홈에 고정결합되는 복원스프링을 포함하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a stator for exerting an electromagnetic force. Rotor that rotates by the interaction of the electromagnetic force with the stator, the rotary shaft is pushed into the rotor to rotate, the power transmission means for converting the rotational power of the rotary shaft to a linear reciprocating movement, the power transmission from the power transmission means In the reciprocating compressor having a piston having a linear reciprocating motion, a cylinder block having a compression chamber in which the refrigerant is compressed by the reciprocating motion of the piston, the power transmission means is in contact with the outer circumferential surface of the piston to the rotation of the rotary shaft Power transmission disks formed in an elliptical cam shape that rotates together and are spaced apart from each other; Bearing bushings that are stationary with respect to the power transmission disks and are installed in spaced spaces of the power transmission disks; A cylindrical hole having a predetermined depth is formed at an outer end of the piston, and an installation groove in which a restoring spring can be fixed is formed at a center of the end of the cylinder hole, one end of which is fixedly coupled to the bearing bushing, and the other end of the piston is mounted to the installation groove. It includes a restoring spring that is fixedly coupled.
이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 왕복동 압축기는 도 2와 도 3그리고 도 4에 도시된 바와 같이 외관을 형성하며 내부에 밀폐공간을 형성하도록 결합된 상부 밀폐용기(100)와 하부 밀폐용기(110)를 구비하고, 이 각각의 밀폐용기(100)(110) 내부에는 구동력을 발휘하는 구동부(200)와 이 구동부(200)의 구동력을 전달받아 냉매를 고압으로 압축하는 압축부(300)가 마련된다.The reciprocating compressor according to the present invention has an upper sealed container 100 and a lower sealed container 110 which are combined to form an enclosed space therein, as shown in FIGS. 2 and 3 and 4, Each of the sealed containers 100 and 110 is provided with a driving unit 200 that exerts a driving force and a compression unit 300 that receives the driving force of the driving unit 200 and compresses the refrigerant to high pressure.
먼저 구동부(200)는 외부에서 인가된 전류로 전자기력을 발휘하도록 코일이 권선되어 있는 고정자(210)와 이 고정자(210)의 중공부에 삽입되어 고정자(210)와의 전자기력의 상호작용으로 고속 회전하는 회전자(220)를 구비하고, 이 회전자(200)의 중앙에는 회전자(220)와 함께 회전하도록 회전자(220)에 압입된 회전축(230)을 구비하고 있다.First, the driving unit 200 is inserted into the stator 210 in which the coil is wound and the hollow of the stator 210 so as to exert the electromagnetic force with the current applied from the outside, and rotates at high speed by the interaction of the electromagnetic force with the stator 210. The rotor 220 is provided, and the center of the rotor 200 is provided with a rotating shaft 230 press-fitted to the rotor 220 to rotate together with the rotor 220.
그리고 이 회전자(220)와 회전축(230)을 지지하는 지지베어링(미부호)이 설치되어 있고, 이 회전축(230)의 하단부에는 회전축(230)의 동력을 직선왕복운동으로 전환하여 압축부로 전달하는 동력전달수단이 마련된다.And a support bearing (unsigned) for supporting the rotor 220 and the rotary shaft 230 is provided, the lower end of the rotary shaft 230 converts the power of the rotary shaft 230 to a linear reciprocating motion to be transmitted to the compression unit A power transmission means is provided.
이 동력전달수단은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 타원형 캠형상의 동력전달디스크(240)(250)로 구현되어 있는데. 이 동력전달디스크(240)(250)는 회전축(230)의 외주에 압입된 제 1동력전달디스크(240)와 이 제 1동력전달디스크(240)의 하측으로 제 1동력전달디스크(240)와의 사이로 소정간격 이격되어 회전축(230)의 외주에 압입 된 제 2동력전달디스크(250)로 마련된다. 여기서의 이 각각의 동력전달디스크(240)(250)은 일체로 형성할 수 도 있지만, 별도의 부재로 형성하여 회전축(230)에 결합시킬 수 도 있다.This power transmission means is implemented as a power transmission disk 240, 250 of the elliptical cam shape as shown in Figs. The power transmission disks 240 and 250 have a first power transmission disk 240 press-fitted on the outer circumference of the rotary shaft 230 and a first power transmission disk 240 below the first power transmission disk 240. The second power transmission disk 250 is pressed into the outer periphery of the rotary shaft 230 spaced apart by a predetermined interval therebetween. Each of the power transmission disks 240 and 250 may be formed integrally, but may be formed as a separate member and coupled to the rotation shaft 230.
그리고 이 제 1동력전달디스크(240)와 제 2동력전달디스크(250) 사이의 이격된 부분의 회전축(230) 외주에는 회전축(230)의 회전과 관계없이 정지된 상태로 위치하는 베어링부시(260)가 장착된다. 그리고 제 2동력전달디스크(250)의 하부의 회전축 하단에는 밀폐용기(100)(110) 저부의 오일을 펌핑하는 오일픽업(270)이 장착되어 있다.In addition, the bearing bush 260 is located in a stationary state regardless of the rotation of the rotation shaft 230 on the outer circumference of the rotation shaft 230 of the spaced apart portion between the first power transmission disk 240 and the second power transmission disk 250. ) Is mounted. And an oil pick-up 270 for pumping the oil of the bottom of the sealed container (100, 110) is mounted on the lower end of the rotation shaft of the lower portion of the second power transmission disk (250).
다음으로 압축부(300)는 압축실(311)이 형성되며 전술한 구동부(200)를 밀폐용기(100)(110) 내부에서 탄성 지지하도록 하는 실린더블럭(310)을 구비하며, 이 실린더블럭(310)의 압축실(311) 내부에서 직선 왕복운동하는 피스톤(320)을 구비하고 있다. 그리고 실린더블럭(310)의 측방으로는 압축실(311)로 흡입되는 냉매의 흡입소음을 감축시키기 위한 흡입머플러(340)가 장착되어 있다.Next, the compression unit 300 has a compression chamber 311 is formed and has a cylinder block 310 to elastically support the above-mentioned driving unit 200 in the sealed container 100, 110, this cylinder block ( The piston 320 which linearly reciprocates inside the compression chamber 311 of 310 is provided. In addition, a suction muffler 340 is installed on the side of the cylinder block 310 to reduce suction noise of the refrigerant sucked into the compression chamber 311.
여기서의 피스톤(320)은 그 외측단의 중심부가 개구되어 피스톤(320) 내부로 연장된 설치홈(321)을 형성하고 있는데. 이 설치홈(321)에는 전술한 베어링부시(260)에 일단이 결합되고, 타단이 설치홈(321)의 내측단에 결합된 복원스프링(330)이 설치된다. 그리고 피스톤(320)의 외측단에는 전술한 제 1동력전달디스크(240)가 외측단 상측부분에 접하도록 되어 있고, 제 2동력전달디스크(250)가 피스톤(320)의 외측단 하측부분에 접하도록 되어 있다.Here, the piston 320 has an opening in the center of its outer end to form an installation groove 321 extending into the piston 320. The installation groove 321 has one end coupled to the aforementioned bearing bush 260, the other end is provided with a restoring spring 330 coupled to the inner end of the installation groove 321. At the outer end of the piston 320, the first power transmission disk 240 described above is in contact with the upper side of the outer end, and the second power transmission disk 250 is in contact with the lower end of the outer end of the piston 320. It is supposed to be.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 압축기의 작용상태를 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation state of the compressor according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 5.
먼저 냉매가 압축되어 토출되는 상태는 도 5a 도시된 바와 같이 각각의 제 1동력전달디스크(240)와 제 2동력전달디스크(250)가 회전축(230)과 함께 회전하여 피스톤(320)을 압축실(311) 내부로 밀어 압축행정이 수행된 상태로 있도록 한다. 즉, 각각의 동력전달디스크(240)(250)의 최 장축상의 단부와 피스톤(320)의 외측단이 접하고 있는 상태에 있도록 한다는 것이다. 그리고 이때의 복원스프링(330)은최대로 늘어난 상태이고, 피스톤(320)의 행정상태는 상사점에 해당하게 된다.First, as the refrigerant is compressed and discharged, as shown in FIG. 5A, the first power transmission disk 240 and the second power transmission disk 250 rotate together with the rotation shaft 230 to compress the piston 320. (311) Push to the inside so that the compression stroke is performed. That is, the end of the longest axis of each of the power transmission disk 240, 250 and the outer end of the piston 320 is in contact with the state. In this case, the restoring spring 330 is in a state in which it extends to the maximum, and the stroke state of the piston 320 corresponds to a top dead center.
다음으로 도 5b에 도시된 바와 같이 회전축(230)이 계속해서 회전하여 동력전달디스크(240)(250)의 장축과 단축 사이의 부분에 피스톤(320)의 외측단이 접한 상태는 복원스프링(330)의 복원력에 의하여 피스톤(320)이 외측으로 당겨지게 된다. 이때 압축실(311) 내부는 저압을 형성하여 냉매의 흡입이 이루어진다. 이때의 복원스프링(330)은 베어링부시(260)에 결합되어 있기 때문에 회전축(230)의 회전과 관계없이 계속해서 최초위치를 유지하게 된다.Next, as shown in FIG. 5B, the rotating shaft 230 continuously rotates so that the outer end of the piston 320 is in contact with the portion between the long and short axes of the power transmission disks 240 and 250. Piston 320 is pulled out by the restoring force. At this time, the inside of the compression chamber 311 forms a low pressure to take in the refrigerant. At this time, since the restoring spring 330 is coupled to the bearing bush 260, the restoring spring 330 is continuously maintained regardless of the rotation of the rotating shaft 230.
그리고 계속해서 도 5c에 도시된 바와 같이 회전축(230)이 계속 회전하여 피스톤(320)의 외측단과 동력전달디스크(240)(250)의 단축과 접한 상태에서는 냉매의 흡입동작이 완료된 상태로 이때는 피스톤(320)의 하사점에 해당한다.Subsequently, as shown in FIG. 5C, the rotary shaft 230 continues to rotate to contact the outer end of the piston 320 and the short axis of the power transmission disks 240 and 250, and the piston suction operation is completed. It corresponds to the bottom dead center of 320.
마지막으로 도 5d에 도시된 바와 같이 도 5b와는 다른 위치의 장축과 단축사이에 부분으로 접하면서 피스톤(320)이 실린더블럭(310)의 압축실(311) 내부로 밀려들어가 냉매의 압축이 이루어지게 된다.Finally, as shown in FIG. 5D, the piston 320 is pushed into the compression chamber 311 of the cylinder block 310 to compress the refrigerant while partially contacting between the long axis and the short axis at a position different from that of FIG. 5B. do.
이러한 본 발명의 피스톤(320)의 1회 압축행정은 동력전달디스크(240)(250)의 반회전으로 이루어진다. 즉, 동력전달디스크(240)(250)가 1회전하면 피스톤(320)의 압축행정은 2회 수행된다. 따라서 회전자(220)의 회전수가 3500rpm이라면 피스톤(320)의 압축행정은 7000회 일어남으로써 종래의 커넥팅로드의 사용에 의한 회전수보다 두배의 압축효율을 발휘할 수 있게 된다.This one-time compression stroke of the piston 320 of the present invention consists of a half rotation of the power transmission disk (240) (250). That is, when the power transmission disks 240 and 250 rotate once, the compression stroke of the piston 320 is performed twice. Therefore, if the rotational speed of the rotor 220 is 3500rpm, the compression stroke of the piston 320 occurs 7000 times, thereby exhibiting twice the compression efficiency than the rotational speed by using the conventional connecting rod.
그리고 동력전달디스크(240)(250)를 삼각형 형태의 타원디스크로 구현하게 되면 종래에 비하여 세배의 냉매 압축효율을 발휘할 수 있게 된다.In addition, when the power transmission disks 240 and 250 are implemented as elliptical disks having a triangular shape, the power transmission disks 240 and 250 may exhibit three times the refrigerant compression efficiency.
이상과 같은 본 발명에 따른 왕복동 압축기의 동력전달수단은 피스톤과 접한 상태에서 동력을 전달하도록 되어 있기 때문에 피스톤의 압축구동시 피스톤과 압축실 내부사이의 마찰마모가 작용하는 것을 최소화하게 되어 압축기의 구동소음을 줄이고, 부하손실을 감소시킬 수 있게 되며, 회전축의 회전수에 대하여 그 배수의 압축행정을 수행할 수 있도록 함으로써 제한된 회전수 내에서 왕복동 압축기의 압축구동효율을 월등히 향상시킬 수 있는 이점이 있다.Since the power transmission means of the reciprocating compressor according to the present invention as described above is to transmit power in contact with the piston to minimize the friction wear between the piston and the inside of the compression chamber during the compression operation of the piston to drive the compressor. It is possible to reduce the noise, reduce the load loss, and to perform the compression stroke of the multiples of the rotational speed of the rotating shaft, thereby greatly improving the compression driving efficiency of the reciprocating compressor within the limited rotational speed. .
Claims (4)
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