KR100842301B1 - Combined scroll expander-compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하우징과, 상기 하우징의 일측에 설치된 스크롤 팽창기 및 그 하우징의 일측에 대향된 타측에 설치된 스크롤 압축기와, 상기 스크롤 팽창기의 선회스크롤과 상기 스크롤 압축기의 선회스크롤의 운동을 연동시키는 동력전달수단과, 상기 동력전달수단이 설치되며 팽창기 측과 압축기 측을 분리해주는 분리판으로 구성되는 일체형 스크롤 팽창기-압축기에서, 상기 분리판 중앙부에는 배압실을 형성하는 배압실 홀이 설치되되 상기 팽창기의 팽창실과 연통되도록 팽창기의 선회스크롤 경판에 배압공을 설치하고, 분리판 외주부의 크랭크 홀에는 상기 동력전달수단의 크랭크 몸체가 자유회전하도록 설치되며, 상기 동력전달수단의 일측에는 편심된 구동 핀이 팽창기 측 선회스크롤 경판에 마련된 홈에 체결되고, 상기 동력전달수단의 일측에 대향된 타측에는 상기 구동 핀과 위상차를 갖는 종동 핀이 압축기 측 선회스크롤 경판에 마련된 홈에 체결되어 상기 팽창기의 동력을 상기 압축기에 직접 전달하며, 상기 팽창기의 선회스크롤과 상기 압축기의 선회스크롤의 무게 중심이 선회 중심을 기준으로 하여 항상 서로 180도 반대편에 위치함으로써 상기 선회스크롤들이 발생하는 원심력이 서로 상쇄되게 하며, 상기 동력전달수단이 적어도 3개 이상 설치되어 상기 선회스크롤들의 자전을 방지하는 수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 일체형 스크롤 팽창기-압축기에 관한 것이다.The present invention provides a housing, a scroll expander provided on one side of the housing, a scroll compressor provided on the other side opposite to one side of the housing, and a power transmission means for interlocking the movement of the scroll scroll of the scroll expander and the scroll scroll of the scroll compressor. And, in the integrated scroll expander-compressor is provided with the power transmission means is composed of a separator plate separating the inflator side and the compressor side, the separation plate central portion is provided with a back pressure chamber hole to form a back pressure chamber, and the expansion chamber and The back pressure hole is installed on the rotating scroll plate of the inflator so as to be in communication with each other, and the crank body of the power transmission means is freely rotated in the crank hole of the separation plate outer circumference, and an eccentric drive pin is pivoted on one side of the power transmission means. Fastened to a groove provided in the scroll plate, On the other side, a driven pin having a phase difference with the driving pin is fastened to a groove provided in the compressor scroll wheel, and directly transmits the power of the expander to the compressor, and the center of gravity of the swing scroll of the expander and the swing scroll of the compressor The centrifugal force generated by the swing scrolls is offset by each other by being positioned 180 degrees to the opposite side of the pivot center at all times, and at least three power transmission means are installed to form a means for preventing the rotation of the swing scrolls. And an integrated scroll expander-compressor.
팽창기, 압축기, 선회스크롤, 고정스크롤, 팽창실, 압축실, 동력전달수단, 구동 핀, 종동 핀, 배압실, 분리판, 하우징 Expander, compressor, swing scroll, fixed scroll, expansion chamber, compression chamber, power transmission means, drive pin, driven pin, back pressure chamber, separating plate, housing
Description
도1은 본 발명의 구체적 실시예를 측면에서 본 단면도이다.1 is a cross-sectional side view of a specific embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 구체적 실시예를 정면에서 본 단면도이다.2 is a sectional front view of a specific embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 구체적 실시예를 구성하는 팽창기 측의 선회스크롤 및 고정스크롤을 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a swing scroll and a fixed scroll on the inflator side constituting a specific embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 구체적 실시예를 구성하는 압축기 측의 선회스크롤 및 고정스크롤을 도시한 사시도이다.4 is a perspective view showing a swing scroll and a fixed scroll on the compressor side constituting a specific embodiment of the present invention.
도5는 본 발명의 구체적 실시예를 구성하는 분리판을 도시한 정단면도, 측단면도 그리고 사시도이다.5 is a front cross-sectional view, a side cross-sectional view and a perspective view showing a separator constituting a specific embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 구체적 실시예를 구성하는 동력전달수단을 보여주는 사시도 및 측단면도이다.Figure 6 is a perspective view and a side cross-sectional view showing a power transmission means constituting a specific embodiment of the present invention.
도7은 종래의 스크롤 팽창기-압축기의 실시예를 측면에서 본 단면도이다.7 is a cross-sectional side view of an embodiment of a conventional scroll expander-compressor.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 스크롤 팽창기10: scroll inflator
11: 스크롤 팽창기의 고정스크롤 11: Fixed scroll of scroll inflator
12: 스크롤 팽창기의 고정스크롤 경판 12: Fixed scroll slab of scroll inflator
13: 스크롤 팽창기의 고정스크롤 랩 13: Fixed scroll wrap on scroll inflator
15: 스크롤 팽창기의 흡입구 15: Inlet of scroll inflator
19: 스크롤 팽창기의 토출구19: discharge port of the scroll expander
21: 스크롤 팽창기의 선회스크롤 21: Swivel scroll of scroll inflator
22: 스크롤 팽창기의 선회스크롤 경판 22: Slewing scroll slab of scroll inflator
23: 스크롤 팽창기의 선회스크롤 랩 23: Swivel scroll wrap of scroll inflator
24: 스크롤 팽창기의 선회스크롤 딤플24: Swivel scroll dimple of scroll inflator
25: 스크롤 팽창기 선회스크롤 경판의 구동 핀 홈25: Drive pin groove of scroll inflator turning scroll slab
26: 스크롤 팽창기의 선회스크롤 배압공26: Slewing scroll back pressure of scroll inflator
28: 스크롤 팽창기의 팽창실28: expansion chamber of scroll inflator
30: 스크롤 압축기30: scroll compressor
31: 스크롤 압축기의 고정스크롤 31: Fixed scroll of scroll compressor
32: 스크롤 압축기의 고정스크롤 경판 32: fixed scroll slab of scroll compressor
33: 스크롤 압축기의 고정스크롤 랩 33: Fixed scroll wrap of scroll compressor
35: 스크롤 압축기의 흡입구35: inlet of scroll compressor
39: 스크롤 압축기의 토출구39: discharge port of the scroll compressor
41: 스크롤 압축기의 선회스크롤 41: Swivel scroll of a scroll compressor
42: 스크롤 압축기의 선회스크롤 경판 42: Swivel scroll slab of scroll compressor
43: 스크롤 압축기의 선회스크롤 랩 43: Swivel scroll wrap of scroll compressor
44: 스크롤 압축기의 선회스크롤 딤플44: Swivel scroll dimple of scroll compressor
45: 스크롤 압축기 선회스크롤 경판의 종동 핀 홈45: Follower pin groove of scroll compressor turning scroll slab
48: 스크롤 압축기의 압축실48: compression chamber of scroll compressor
50: 분리판50: separator
51: 분리판 경판51: separator plate
51a: 분리판의 팽창기측 평면51a: Inflator side plane of separator
51b: 분리판의 압축기측 평면51b: Compressor side plane of separator plate
52: 분리판의 동력전달수단 크랭크 홀 52: Crank hole for power transmission means of separator
53: 분리판의 배압실 홀53: Back pressure chamber hole of separator plate
60: 동력전달수단60: power transmission means
61: 동력전달수단 크랭크 몸체61: power transmission crank body
62a: 동력전달수단 구동 핀 62a: power train drive pin
62b: 동력전달수단 종동 핀62b: power train driven pin
64: 동력전달수단 몸체 베어링64: power transmission body bearing
65a: 동력전달수단 구동 핀 베어링65a: power transmission drive pin bearing
65b: 동력전달수단 종동 핀 베어링65b: power train driven pin bearing
90: 하우징90: housing
본 발명은 냉동 사이클, 연료 전지의 공기 공급 시스템, 그리고 각종 산업 분야에서 유체 에너지를 유용한 기계적 에너지로 변환하는 데 이용되는 팽창기와 이때 얻은 동력을 사용하여 가스를 압축하는 압축기를 직결한 유체 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크롤 팽창기에서 얻은 축 동력을 팽창기의 선회스크롤과 동력전달수단에 의해 직결된 스크롤 압축기의 선회스크롤에 전달하여 가스를 압축하도록 함으로써 팽창기에서 얻은 기계적 에너지를 발전기를 통한 전기 에너지로 변환하는 과정을 배제하여 에너지 전달 효율을 높이고 구조를 간단화한 일체형 팽창기-압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid machine directly connected to a refrigeration cycle, an air supply system for fuel cells, and an expander used to convert fluid energy into useful mechanical energy in various industries and a compressor for compressing gas using the power obtained therefrom. More specifically, the axial power obtained from the scroll expander is transmitted to the swing scroll of the expander and the scroll scroll of the scroll compressor directly connected by the power transmission means to compress the gas to convert the mechanical energy obtained from the expander into electrical energy through the generator. The present invention relates to an integrated expander-compressor, which eliminates the conversion process, thereby increasing energy transfer efficiency and simplifying the structure.
냉동 사이클, 연료 전지 및 일반 산업 분야에서 고압의 가스가 가지고 있는 유체 에너지를 가스를 팽창시켜 기계적 에너지로 변환하고, 이 에너지를 다시 가스를 압축하는 데 사용하기 위해 팽창기와 압축기를 하나의 하우징 내에 조합한 팽창기-압축기 유체 기계가 제안되고 있다. In refrigeration cycles, fuel cells, and general industrial applications, the fluid energy of high-pressure gas is converted into mechanical energy by inflating the gas, which combines the expander and compressor in one housing for use in compressing the gas again. One inflator-compressor fluid machine has been proposed.
도7은 종래의 스크롤 팽창기-압축기 조합체의 구체적 실시예의 측단면도를 도시하고 있는데, 도7에 도시된 종래의 스크롤 팽창기-압축기 조합체(26)는 팽창기 측에서는 축(36)을 갖는 선회스크롤(34)과 고정스크롤(32)로 구성되고, 압축기 측에서는 상기 축(36)에 의해 팽창기 측의 선회스크롤(34)과 연결된 선회스크롤(40)과 고정스크롤(38)로 구성되며, 이들 선회스크롤들은 올담링(66)에 의해 자전이 방지된다. FIG. 7 shows a cross-sectional side view of a specific embodiment of a conventional scroll expander-compressor combination, where the conventional scroll expander-
그러나, 이와 같은 종래의 스크롤 팽창기-압축기 조합체(26)에서는 축의 편심이나 또는 선회스크롤의 편심을 균형 잡기 위한 균형추(58)의 설치가 필요하고, 선회스크롤(34)의 자전 방지를 위한 올담링(66)과 같은 자전방지기구가 필요하며, 선회스크롤(34, 40)과 고정스크롤(32, 38) 간의 서로 밀어내는 축방향 가스력을 상 쇄하기 위해 팽창기 측과 압축기 측에 각각의 배압실(81, 83)을 설치해야 하는 등 전반적으로 구조가 복잡해지고 정밀도 유지가 어려워진다. 더구나 작동 가스 중에 유분이나 액 냉매가 배제되어야 하는 청정 가스를 대상으로 하는 연료 전지의 공기 공급 시스템 등과 같은 경우에는 종래의 축(36)과 크랭크 피스(56), 슬리브 베어링(60, 62) 등의 조합으로 구성되는 동력 전달 방식은 마찰과 마모 그리고 이에 따른 열 발생 등의 문제가 발생한다. However, such a conventional scroll expander-
본 발명은 상기한 바와 같이 한 하우징 안에 스크롤 팽창기와 스크롤 압축기를 함께 구성하되, 팽창기 측의 선회스크롤과 압축기 측의 선회스크롤을 구동-종동 일체형 핀을 통해 연결함으로써 팽창기에서 얻은 축동력을 압축기에 전달함에 있어 팽창기의 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 과정을 배제하고, 또한 균형추나 자전방지기구인 올담링의 사용이 필요없으며, 또한 선회스크롤과 고정스크롤 간의 축방향 순응을 이루는데 있어서 팽창기 측과 압축기 측의 양측에 공용으로 적용할 수 있는 공동 배압실을 갖추는 등, 전반적으로 구조가 매우 간단하여 동력 전달 손실이 적고, 컴팩트하며, 효율적인 구조의 일체형 스크롤 팽창기-압축기를 제공함을 그 목적으로 한다. The present invention comprises a scroll expander and a scroll compressor together in one housing as described above, by connecting the swing scroll on the expander side and the swing scroll on the compressor side through the drive-driven integral pin to transfer the axial force obtained from the expander to the compressor. It eliminates the process of converting the mechanical energy of the expander into electrical energy, and also eliminates the need for the use of a balancing or anti-rotation mechanism, the Old Daming, and also achieves axial compliance between the swinging and fixed scrolls. The purpose of the present invention is to provide an integrated scroll expander-compressor having a low power transmission loss, a compact and efficient structure with a very simple structure in general, such as having a common back pressure chamber applicable to both sides.
상기한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 구성은 다음과 같다.The configuration of the present invention devised to achieve the above object is as follows.
본 발명은 하우징과, 상기 하우징의 일측에 설치된 스크롤 팽창기 및 그 하우징의 일측에 대향된 타측에 설치된 스크롤 압축기와, 상기 스크롤 팽창기의 선회스크롤 경판과 상기 스크롤 압축기의 선회스크롤 경판의 운동을 연동시키는 동력전달수단과, 상기 동력전달수단이 설치되며 팽창기 측과 압축기 측을 분리해주는 분리판으로 구성되는 일체형 스크롤 팽창기-압축기에서, The present invention provides a power source for interlocking a motion of a scroll expander provided on one side of the housing, a scroll compressor provided on the other side opposite to one side of the housing, and a swing scroll plate of the scroll expander and a swing scroll plate of the scroll compressor. In the unitary scroll expander-compressor, which is provided with a transmission means and a separating plate on which the power transmission means is installed, separating the inflator side and the compressor side,
상기 분리판 중앙부에는 배압실을 형성하는 배압실 홀이 설치되어 상기 팽창기의 선회스크롤을 팽창기 측의 고정스크롤 쪽으로 그리고 상기 압축기의 선회스크롤을 압축기 측의 고정스크롤 쪽으로 밀어주는 축방향 밀봉력을 발생시켜 팽창기 및 압축기 각각에서 축방향 밀봉을 이루고, 분리판 외주부의 크랭크 홀에는 상기 동력전달수단의 크랭크 몸체가 자유롭게 자전 가능하도록 설치되고, 상기 동력전달수단의 일측에는 편심된 구동 핀이 팽창기 측 선회스크롤 경판 후면에 마련된 홀에 체결되고, 상기 동력전달수단의 일측에 대향된 타측에는 상기 구동 핀과 180도 위상차를 갖는 종동 핀이 압축기 측 선회스크롤 경판 후면에 마련된 홀에 끼워져서 상기 팽창기의 동력을 상기 압축기에 직접 전달하되, 상기 팽창기 선회스크롤과 상기 압축기 선회스크롤이 선회 중심을 기준하여 항상 서로 180도 반대편에 위치함으로써 상기 선회스크롤들이 발생하는 원심력이 서로 상쇄되게 하며, 상기 동력전달수단이 적어도 3개 이상 설치되어 상기 선회스크롤들의 자전을 방지하는 수단을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 배압실을 팽창기의 팽창실과 연통시키도록 팽창기의 선회스크롤 경판에 배압공을 설치할 수 있다. 또 다른 배압실 구성 수단으로서 배압실을 압축기의 압축실과 연통시키도록 압축기의 선회스크롤 경판에 배압공을 설치할 수 있다.A back pressure chamber hole for forming a back pressure chamber is installed at the center of the separator to generate an axial sealing force that pushes the swing scroll of the expander toward the fixed scroll on the expander side and the swing scroll of the compressor toward the fixed scroll on the compressor side. An axial seal is formed in each of the inflator and the compressor, and a crank body of the power transmission means is freely rotatable in the crank hole of the separation plate outer circumference, and an eccentric drive pin is provided on one side of the power transmission means to expand the scroll plate of the expander side. It is fastened to a hole provided in the rear side, and the other side opposite to one side of the power transmission means is driven pin having a 180 degree phase difference with the drive pin is inserted into the hole provided on the rear of the compressor scroll wheel plate to supply the power of the inflator Directly to the expander pivoting scroll and the compressor pivoting The crawl is always located 180 degrees to the opposite side of the pivot center so that the centrifugal forces generated by the pivot scrolls cancel each other, and at least three power transmission means are provided to form a means to prevent the rotation of the pivot scrolls. Characterized in that.
According to the present invention, it is possible to install a back pressure hole in the rotating scroll plate of the inflator so as to communicate the back pressure chamber with the expansion chamber of the inflator. As another back pressure chamber constituting means, a back pressure hole may be provided in the rotating scroll plate of the compressor so as to communicate the back pressure chamber with the compression chamber of the compressor.
이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 구체적 실시예들을 상세히 살펴본다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1 및 도2에 도시된 바에 의하면, 본 발명에 따른 일체형 스크롤 팽창기-압축기는, 하우징(90)과, 상기 하우징 내의 일측에 설치된 팽창기(10) 및 그 하우징의 일측에 대향된 타측에 설치된 압축기(30)와, 상기 팽창기의 선회스크롤(21)과 상기 압축기의 선회스크롤(41)의 운동을 연동시키는 동력전달수단(60)과, 상기 팽창기의 선회스크롤 경판(22)과 상기 압축기의 선회스크롤 경판(42) 사이에 위치하며 상기 하우징(90)에 고정된 분리판(50)을 포함한다. 1 and 2, the integrated scroll expander-compressor according to the present invention includes a
상기 팽창기의 고정스크롤(11)은 상기 하우징(90)의 일측에 고정되며, 팽창기의 선회스크롤(21)은 상기 고정스크롤(11)의 중심을 기준으로 하여 선회 운동을 하되, 상기 선회스크롤의 인볼루트랩(23)과 상기 고정스크롤의 인볼루트랩(13)이 서로 조합되어 복수의 팽창실(28)을 형성하도록 한다. The fixed
상기 압축기의 고정스크롤(31)은 상기 하우징(90)의 다른 일측에 고정되며, 압축기의 선회스크롤(41)은 상기 고정스크롤(31)의 중심을 기준으로 하여 선회 운동을 하되, 상기 선회스크롤의 인볼루트랩(43)과 상기 고정스크롤의 인볼루트랩(33)이 서로 조합되어 복수의 압축실(48)을 형성하도록 한다. The fixed
상기 분리판(50)은 상기 팽창기 선회스크롤 경판(22)과 상기 압축기 선회스크롤 경판(42) 사이에 위치하여 분리판 중앙의 배압실 홀(53)의 공간이 밀폐 공간이 되도록 하고 이 밀폐 공간에 상기 팽창기의 팽창실(28)과 연통되는 배압공(26)이 마련된다.The separating
도3에서는 상기 팽창기(10)의 선회스크롤(21)과 고정스크롤(11)을 나타낸다. 상기 하우징(90)의 일측에 고정된 고정스크롤 중앙의 흡입구(15)로 고압의 가스가 흡입되고, 흡입된 가스는 고정스크롤의 인볼루트랩(13)과 선회스크롤의 인볼루트랩(23)이 서로 조합되어 형성하는 복수의 팽창실(28)에서 팽창되어 선회스크롤(21)의 선회 운동을 일으킨 후 토출구(19)로 토출된다. 선회스크롤 경판(22) 후면에 마 련된 오목한 홈(25)에는 상기 동력전달수단의 구동 핀(62a)이 장착된다. 3 shows a turning
도4에서는 상기 압축기(30)의 선회스크롤(41)과 고정스크롤(31)을 나타낸다. 상기 하우징(90)의 다른 일측에 고정된 고정스크롤(31)의 외주부에 마련된 흡입구(35)를 통해 상기 압축기(30)로 유입된 가스는 고정스크롤의 인볼루트랩(33)과 선회스크롤의 인볼루트랩(43)이 서로 조합되어 형성하는 복수의 압축실(48)에서 압축되어 고정스크롤 중앙의 토출구(39)를 통해 토출된다. 선회스크롤 경판(42) 후면에 마련된 오목한 홈(45)에는 상기 동력전달수단의 종동 핀(62b)이 장착된다. In FIG. 4, the turning
도5에서는 상기 팽창기의 선회스크롤 경판(22)과 상기 압축기의 선회스크롤 경판(42) 사이에 위치하는 분리판(50)을 나타낸다. 분리판 중앙의 배압실 홀(53)에는 상기 팽창기(10)의 팽창실(28)과 연통되도록 상기 팽창기의 선회스크롤 경판(22)에 설치된 배압공(26)을 통해 새어 들어온 가스로 인해 배압이 형성된다. 이 배압실 홀(53)의 배압으로 인해 축방향 순응력, 즉 팽창기 측 선회스크롤(21)을 팽창기의 고정스크롤(11) 쪽으로 밀어주고 동시에 압축기 측 선회스크롤(41)을 압축기의 고정스크롤(31) 쪽으로 밀어주는 밀봉력이 발생한다. FIG. 5 shows a separating
분리판 외주부에는 상기 동력전달수단의 크랭크 몸체(61)가 끼워지기 위한 크랭크 홀(52)들이 마련된다. 분리판(50) 양쪽의 각 면(51a, 51b)은 상기 팽창기의 선회스크롤 경판(22) 후면과 상기 압축기의 선회스크롤 경판(42) 후면에 각각 맞대어져 있어 상기 선회스크롤(21, 41)들의 선회 운동에 따른 경판(22, 42)의 운동을 미끄럼 지지해주는 일종의 스러스트 면의 기능도 포함한다. The outer periphery of the separator plate is provided with crank holes 52 for fitting the
도6에는 동력전달수단(60)을 나타내었다. 동력전달수단은 원통형의 크랭크 몸체(61)와 이 몸체의 양측에서 서로 180도 위상차를 갖고서 편심되어 연장되어 있는 원통형의 구동 핀(62a)과 종동 핀(62b)을 구비하고 있다. 상기 동력전달수단(60)의 구동 핀(62a)은 팽창기 측의 선회스크롤 경판 후면 홈(25)에 끼워지고, 종동 핀은 압축기 측의 선회스크롤 경판 후면 홈(45)에 끼워진다. 마찰 저감을 위해 상기 동력전달수단의 크랭크 몸체(61)가 상기 분리판의 크랭크 홀(52)에 끼워질 때, 그리고 상기 동력전달수단의 핀(62a, 62b)들이 상응하는 선회스크롤 경판의 홈(25, 45)에 각각 끼워질 때 베어링(64, 65a, 65b)을 설치한다. 6 shows a power transmission means 60. The power transmission means has a
고압의 가스가 일체형 팽창기-압축기의 팽창기 측 흡입구(15)를 통해 흡입되어 복수의 팽창실(28)에서 팽창하게 되면, 고압의 가스가 갖는 유체 에너지에 의해 상기 팽창기의 선회스크롤(21)이 선회운동을 하게 된다. 이러한 팽창기 측 선회스크롤(21)의 선회 운동은, 상기 선회스크롤 경판(22) 후면에 있는 홈(25)에 끼워진 구동 핀(62a)과 상기 압축기 측 선회스크롤 경판(42) 후면에 있는 홈(45)에 끼워진 종동 핀(62b)을 가지며 분리판의 크랭크 홀(52) 안에서 자유 회전할 수 있는 크랭크 몸체를 갖는 동력전달수단(60)에 의해 상기 압축기 측 선회스크롤(41)의 선회 운동을 발생시켜 상기 압축기(30)에서 가스 압축이 수행되도록 한다. When the high pressure gas is sucked through the
이때 상기 동력전달수단(60)의 구동 핀(62a)과 종동 핀(62b)은 서로 180도의 위상차를 가지고 편심되어 있어서, 이들에 각각 체결되는 상기 팽창기의 선회스크롤(21)과 상기 압축기의 선회스크롤(41)은 선회 중심을 기준으로 하여 항상 서로 반대편에 위치하게 되므로 이들 선회스크롤(21, 41)들의 원심력이 서로 상쇄되게 되어 별도의 균형추의 장착이 불필요하다.At this time, the
또한 상기 서로 180도 위상차를 갖는 구동 핀과 종동 핀이 구비된 동력전달수단(60) 3개가 분리판(50)의 크랭크 홀(52)에 설치되므로 팽창기 측 선회스크롤(21)과 압축기 측 선회스크롤(41) 모두가 자전 운동을 하지 못하고 단지 선회 운동만을 하도록 해주므로 올담링과 같은 별도의 자전방지수단을 필요로 하지 않는다. In addition, the three power transmission means (60) provided with a driving pin and a driven pin having a phase difference of 180 degrees with each other are installed in the crank hole (52) of the separating plate (50), so that the expander side swing scroll (21) and the compressor side swing scroll (41) Everyone does not need to rotate, but only turns, so there is no need for additional anti-rotation measures such as Oldhamling.
통상 선회스크롤을 고정스크롤과 밀착되게 해주는 축방향 순응력이 없을 시에는, 상기 팽창기(10)에서는 가스의 팽창 시, 팽창기의 선회스크롤(21)을 팽창기의 고정스크롤(11)로부터 떨어지도록 밀어내는 축방향 가스력을 상쇄시키지 못하여 팽창기의 선회스크롤(21)과 고정스크롤(11) 간의 축방향 틈새가 증대하고 이로 인한 누설이 증가하므로 팽창기의 효율이 감소하며, 또한 상기 압축기(30)에서도 동일하게 배압실 홀(53)로부터의 축방향 순응력이 없다면, 가스 압축 과정에서 압축기의 선회스크롤(41)과 고정스크롤(31)을 서로 멀어지도록 밀어내는 축방향 가스력을 상쇄시키지 못해 압축기의 선회스크롤(41)과 고정스크롤(31) 간의 축방향 틈새가 증대하고 이로 인한 누설이 증가하므로 압축기 효율이 감소한다. In general, when there is no axial compliance force that makes the swing scroll closely contact with the fixed scroll, the expander 10 pushes the
본 발명에 따른 상기 팽창기의 선회스크롤 경판(22) 후면과 상기 압축기의 선회스크롤 경판(42) 후면 사이에 위치한 분리판 중앙부의 배압실 홀(53)에는 팽창실(28)에서 배압공(26)을 통해 새어 들어온 가스가 형성하는 배압으로 인해 팽창기 측 선회스크롤(21)을 팽창기의 고정스크롤(11) 쪽으로 밀어주고, 또한 압축기 측 선회스크롤(41)을 압축기의 고정스크롤(31) 쪽으로 밀어주는 축방향 순응력이 발생하여 팽창기와 압축기의 누설을 최소화해준다.The
본 발명에 따른 일체형 스크롤 팽창기-압축기는 팽창기의 선회스크롤과 압축기의 선회스크롤이 서로 180도의 위상차를 갖는 구동 핀과 종동 핀이 구비된 동력전달수단에 의해 직결되므로 팽창기에서 유체 에너지로부터 변환하여 얻은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 과정이 필요 없어 동력 전달이 효과적이며, The integrated scroll expander-compressor according to the present invention is mechanically obtained by converting from the fluid energy in the expander since the swing scroll of the expander and the scroll scroll of the compressor are directly connected by a power transmission means having driven pins and driven pins having a phase difference of 180 degrees. There is no need to convert energy into electrical energy, so power transmission is effective.
상기 동력 전달 수단의 구동 핀과 종동 핀에 각각 체결되는 팽창기의 선회스크롤과 압축기의 선회스크롤이 선회 중심을 기준으로 하여 항상 서로 반대편에 위치하게 되므로 이들 선회스크롤(21, 41)들의 원심력이 서로 상쇄되므로 별도의 균형추의 설치가 필요 없고, Since the turning scrolls of the expander and the rotating scrolls of the compressor, which are respectively fastened to the driving pins and the driven pins of the power transmission means, are always located opposite to each other with respect to the turning center, the centrifugal forces of these turning
또한 상기 동력전달수단을 3개 이상 설치할 때에는 올담링과 같은 별도의 자전방지기구의 사용이 필요 없으며, In addition, when the three or more power transmission means is installed, there is no need to use a separate anti-rotation mechanism such as Olddam ring,
상기 동력전달수단의 크랭크 몸체를 분리판 외주부의 크랭크 홀(52)에 삽입 체결할 수 있어서 구조가 매우 간단하다. Since the crank body of the power transmission means can be inserted into the
또한 분리판 중앙의 배압실에서 형성된 배압은 팽창기의 선회스크롤과 압축기의 선회스크롤을 각각의 고정스크롤 쪽으로 밀어주는 밀봉력을 발생시켜 누설 손실을 최소화하므로 팽창기와 압축기의 성능을 높여준다. In addition, the back pressure formed in the back pressure chamber in the center of the separator generates a sealing force that pushes the swing scroll of the expander and the swing scroll of the compressor toward each fixed scroll to minimize leakage loss, thereby improving the performance of the expander and the compressor.
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