KR101128791B1 - gear type compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉동시스템의 성능계수를 향상 시킬 수 있는 기어타입의 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a gear type compressor capable of improving the performance coefficient of a refrigeration system.
이를 위해, 본 발명은 구동부와, 구동부의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부와, 상기 압축부에서 배출된 다음 응축기를 거쳐서 재흡입된 냉매를 팽창시키는 기어타입 팽창부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 기어타입 압축기가 제공된다.To this end, the present invention provides a compressor comprising: a driving unit; a gear type compression unit for compressing the refrigerant introduced from the evaporator by receiving the driving force of the driving unit; and a gear type expansion unit for expanding the refrigerant re- And a gear type compressor is provided.
기어, 압축기, 내부기어, 외부기어, 압축, 팽창Gear, compressor, internal gear, external gear, compression, expansion
Description
도 1은 일반적인 냉동시스템의 구성을 보여주는 개념도1 is a conceptual diagram showing the construction of a general refrigeration system;
도 2는 도 1의 냉동시스템의 P-h선도를 나타낸 그래프Fig. 2 is a graph showing the P-h diagram of the refrigeration system of Fig. 1
도 3은 본 발명에 따른 기어타입 압축기의 구성을 나타낸 단면도3 is a cross-sectional view showing a configuration of a gear type compressor according to the present invention
도 4a는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도로서, 압축부의 내부기어 및 외부기어의 기하학적 형상을 보여주는 단면도Fig. 4A is a cross-sectional view taken along the line I-I in Fig. 3, and shows a cross-sectional view showing the geometrical shape of the internal gear and the external gear of the compression portion
도 4b는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도로서, 팽창부의 내부기어 및 외부기어의 기하학적 형상을 보여주는 단면도Fig. 4B is a cross-sectional view taken along the line II-II in Fig. 3, and shows a cross-sectional view showing the geometrical shape of the internal gear and the external gear of the expansion portion
도 5는 본 발명의 기어타입 압축기가 적용된 냉동시스템의 구성도5 is a diagram of a refrigeration system to which the gear type compressor of the present invention is applied
도 6은 본 발명의 압축기에서 발생하는 토크변화를 종래 압축기에서 발생하는 토크와 비교한 그래프6 is a graph comparing the torque change generated in the compressor of the present invention with the torque generated in the conventional compressor
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]
1:케이싱 100:흡입파이프1: casing 100: suction pipe
110:파워터미널 120:베이스 플레이트110: Power terminal 120: Base plate
2:구동부 200:스테이터2: driving part 200:
210:로터 220:샤프트210: rotor 220: shaft
3:압축부 300:메인베어링 3: Compression unit 300: Main bearing
300a:흡입포트 310:압축실린더300a: Suction port 310: Compression cylinder
320:외부기어 320a:티스홈320:
330:내부기어 330a:티스330
340:압축플레이트 340a:토출포트340:
350:압축부 부흡입파이프 360:압축부 토출파이프350: compression section suction pipe 360: compression section discharge pipe
4:팽창부 400:팽창플레이트4: Expansion part 400: Expansion plate
410:팽창실린더 420:외부기어410: expansion cylinder 420: external gear
420a:티스홈 430:내부기어420a: Teeth groove 430: Inner gear
430a:티스 440:서브베어링430a: Teeth 440: Sub-bearing
440a:흡입포트 440b:토출포트440a:
450:팽창부 흡입파이프 460:팽창부 토출파이프450: Expansion part suction pipe 460: Expansion part discharge pipe
5:응축기 6:증발기5: condenser 6: evaporator
본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기어타입의 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor, and more particularly, to a gear-type compressor.
일반적으로, 압축기는 전기모터나 터빈 등의 동력 발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 특수 가스에 압축일을 가함으로써, 작동유체의 압력을 높여주는 기계로서, 공기조화기 분야나 냉장고 분야 등의 일반적인 가전제 품에서부터 플랜트 산업에까지 널리 사용된다.Generally, a compressor is a machine that receives power from an electric motor or a power generating device such as a turbine and compresses the air, refrigerant or other special gas to increase the pressure of the working fluid. In the air conditioner or the refrigerator It is widely used from general household appliances such as field to plant industry.
한편, 이러한 압축기는 압축을 이루는 방식에 따라 용적형 압축기(positive displacement compressor)와 터보형 압축기(dynamic compressor or turbo compressor)로 분류된다.On the other hand, such a compressor is classified into a positive displacement compressor and a dynamic compressor or turbo compressor depending on the manner of compression.
이 중에서도, 산업 현장에 널리 쓰이는 것은 용적형 압축기으로서, 체적의 감소를 통해 압력을 증가시키는 압축방식을 갖는다. 상기 용적용 압축기는 다시 왕복동식 압축기(reciprocating compressor)와 로터리 압축기(rotary compressor)로 분류된다.Among them, the displacement type compressor widely used in the industrial field has a compression method of increasing the pressure through reduction of the volume. The applied compressors are again classified into reciprocating compressors and rotary compressors.
상기 왕복동식 압축기는 실린더 내부를 직선 왕복운동하는 피스톤에 의해 작동유체를 압축하는 것으로서, 비교적 간단한 기계요소로 높은 압축효율을 얻을 수 있는 장점이 있다. 그 반면에, 기계의 치수 및 중량이 커지게 되고 상기 왕복동식 압축기는 피스톤의 관성으로 인해 회전속도에 한계가 있으며, 관성력으로 인해 상당한 진동이 발생하는 단점이 있다.The reciprocating compressor compresses a working fluid by a piston reciprocating linearly in the cylinder, and has a merit that a high compression efficiency can be obtained with a relatively simple mechanical element. On the other hand, the dimensions and weight of the machine become large, and the reciprocating compressor has a limitation in rotational speed owing to the inertia of the piston, and there is a disadvantage that considerable vibration occurs due to the inertia force.
상기 로터리 압축기는 실린더 내부를 편심된 채로 공전하는 롤러에 의해 작동유체를 압축하는 것으로서, 상기 왕복동식 압축기에 비해 저속으로 높은 압축효율을 얻을 수 있다. The rotary compressor compresses the working fluid by a roller which revolves inside the cylinder while being eccentric, and can obtain a high compression efficiency at a low speed as compared with the reciprocating compressor.
그러나, 상기 로터리 압축기는 일정 회전속도에서 유량을 변화시키기 위해서는 여분의 공기를 방출하든지 또는 흡기를 교축할 필요가 있고, 또 여분의 공기에 의한 송출 압력 증대에 대비하여 안정장치를 설비하는 등 취급이 곤란하게 된다.However, in order to change the flow rate at a constant rotation speed, the rotary compressor is required to discharge extra air or to throttle the intake air. Also, in order to increase the delivery pressure by the excess air, It becomes difficult.
그리고, 각 부의 틈이 대단히 균일하지 않으면 압축가스가 누설되어 성능을 발휘하지 못할 수 도 있고, 마모가 된 경우는 급격한 성능 저하를 보인다. 그래서 고도로 정밀한 가공이 필요하다. 또한 급격한 압력 변화에 의한 편하중이 작용하여 베어링이 파손되기 쉽다. If the gaps in each part are not very uniform, the compressed gas may leak and fail to exhibit its performance. In the case of abrasion, the performance deteriorates sharply. Therefore, highly precise machining is required. In addition, the bearings are liable to break due to the abrupt load due to the sudden pressure change.
즉, 상기 로터리 압축기와 왕복동식 압축기는 각각 다른 특성 및 장단점을 갖고 있다.That is, the rotary compressor and the reciprocating compressor have different characteristics and advantages and disadvantages.
한편, 냉동사이클이란 열역학적 사이클(thermodynamic cycle)로서, 일(work)을 가하여 저온부(cold reservoir)에 열을 추출하는데 목적이 있을 때에는 냉동사이클(refrigeration cycle)이라 하고, 이러한 냉동사이클을 이루는 시스템을 냉동시스템이라하며 이는 냉장고, 에어컨등에 주로 사용된다.On the other hand, a refrigeration cycle is a thermodynamic cycle, which is called a refrigeration cycle when it is intended to extract heat to a cold reservoir by applying work, and a system constituting such a refrigeration cycle is frozen System, which is mainly used in refrigerators, air conditioners, and the like.
그리고, 상기 냉동시스템은 도 1을 참조하면, 냉매를 고온?고압으로 압축시키는 압축기(30)와, 상기 압축기(30)에서 압축되어 나온 냉매로부터 열을 빼앗아 외부로 방출하여 냉매를 액체 상태로 만드는 응축기(50)와, 상기 응축기(50)로부터 유입된 냉매를 단열 팽창시켜 압력을 급강하시키는 팽창밸브(40)와, 상기 팽창밸브(40)를 거친 냉매가 외부의 열을 흡수하면서 저압의 기체로 되는 증발기(60)로 이루어진다.1, the refrigeration system includes a
참고로, 도 2는 도 1의 냉동시스템의 P-h선도를 나타낸 그래프로서, 외부로부터 일(Wc)을 전달받아 압축기(30)에서 냉매를 압축하게 되며(1→4), 압축기(30)에서 압축된 냉매는 응축기(50)를 거쳐 외부로 냉매의 열을 방출하게 된다(2→3).2 is a graph showing the Ph diagram of the refrigeration system of FIG. 1, in which a work Wc is received from the outside to compress the refrigerant in the compressor 30 (1 → 4) (2 → 3) through the
그리고, 상기 응축기(50)를 통과한 냉매는 팽창장치(20)를 통과하면서 단열팽창하게 되고(3→4), 상기 팽창장치를 통과한 냉매는 증발기(60)를 통과하면서 외 부의 열을 냉매로 흡수하게 되며(4→1), 상기 증발기(60)를 통과한 냉매는 다시 압축기(30)로 흘러들게 된다. The refrigerant that has passed through the
이러한 냉동시스템의 성능계수(COP ; coefficient of performance)는 저온부, 즉 증발기(60)에서 흡수한 열량(QH)에 대한 압축기 일(Wc)로 정의된다.The coefficient of performance (COP) of this refrigeration system is defined as the compressor work Wc for the calorie (Q H ) absorbed at the low temperature, i.e., the
따라서, 효율적인 냉동시스템을 구성하기 위해서는 적절한 냉매의 선택과 함께 효율적인 압축기를 구성할 필요가 있다.Therefore, in order to construct an efficient refrigeration system, it is necessary to construct an efficient compressor together with selection of an appropriate refrigerant.
그리고, 최근에는 냉매인 프레온 가스가 오존층을 파괴하는 문제점이 나타나면서 CO2등의 대체 냉매의 필요성이 매우 중요시되고 있고, 이 경우 대체 냉매를 사용하더라도 압축시 누설의 염려가 없고, 기계적 신뢰성이 확보되는 압축기가 필요하다.In recent years, the necessity of alternative refrigerant such as
본 발명의 상기와 같은 필요성들을 인식하여 안출된 것으로서, 기존의 압축기 구조와는 다른 냉동시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a compressor of a new structure capable of improving the coefficient of performance of a refrigeration system different from the conventional compressor structure.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동부와, 구동부의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부와, 상기 압축부에서 배출된 다음 응축기를 거쳐서 재흡입된 냉매를 팽창시키는 기어타입 팽창부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 기어타입 압축기가 제공된다. In order to achieve the above object, the present invention provides a refrigerating machine comprising a driving part, a gear type compression part for receiving a driving force of a driving part and compressing a refrigerant introduced from the evaporator, And a gear-type expansion unit for expanding the gear-type compressor.
이 때, 상기 구동부는, 스테이터 및 그 중심부에 설치되어 스테이터에 전원 인가시 회전하게 되는 로터로 이루어진 모터임을 특징으로 한다.In this case, the driving unit is a motor including a stator and a rotor installed at the center of the stator and rotated when the stator is powered on.
그리고, 상기 기어타입 압축부는, 상기 모터 하부측에 고정되는 메인베어링과; 상기 메인베어링 하부에 연접하게 설치되는 환형의 압축실린더와; 상기 압축실린더 내측공간에 회전가능하게 위치하는 외부기어와; 상기 모터의 구동력을 전달받아 외부기어와 맞물려 돌면서 냉매를 압축하도록 상기 외부기어 내측에 설치되는 내부기어와; 압축실린더 하부에 연접하게 설치되는 압축플레이트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The gear type compression unit includes: a main bearing fixed to a lower side of the motor; An annular compression cylinder disposed adjacent to the lower portion of the main bearing; An external gear rotatably disposed in the compression cylinder inner space; An internal gear installed inside the external gear to compress the refrigerant while being engaged with the external gear to receive the driving force of the motor; And a compression plate installed to be connected to the lower portion of the compression cylinder.
그리고, 상기 외부기어는 모터 샤프트에 결합되어 회전하는 내부기어의 티스(teeth)수보다 많은 티스홈을 갖도록 형성됨을 특징으로 한다.Further, the external gear is formed to have more tooth grooves than the number of teeth of the internal gear rotated by being coupled to the motor shaft.
그리고, 상기 메인베어링에는 냉매를 외부기어 내측공간으로 보내도록 메인베어링상에 연결되는 압축부 부흡입파이프(sub compression suction pipe)가 연결됨을 특징으로 한다.The main bearing is connected to a sub compression suction pipe connected to the main bearing to send the refrigerant to the inside space of the external gear.
그리고, 상기 메인베어링에는 흡입포트가 형성되고, 압축플레이트에는 토출포트가 형성됨을 특징으로 한다.A suction port is formed in the main bearing, and a discharge port is formed in the compression plate.
그리고, 상기 압축플레이트에는 압축된 냉매를 응축기쪽으로 보내는 압축부 토출파이프(compression discharge pipe)가 설치됨을 특징으로 한다.The compression plate is provided with a compression discharge pipe for sending the compressed refrigerant to the condenser.
또한, 상기 기어타입 팽창부는, 상기 모터 하부측에 고정되는 팽창플레이트와; 상기 팽창플레이트 하부에 연접하게 설치되는 환형의 팽창실린더와; 상기 팽창실린더 내측공간에 회전가능하게 위치하는 외부기어와; 상기 모터의 구동력을 전달 받아 상기 외부기어와 맞물려 돌면서 냉매를 팽창시키도록 상기 외부기어 내측에 설치되는 내부기어와; 팽창실린더 하부에 연접하게 설치되는 서브베어링을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The gear type expanding portion may include an expansion plate fixed to a lower side of the motor; An annular expansion cylinder provided so as to be connected to the lower portion of the expansion plate; An external gear rotatably disposed in the expansion cylinder inner space; An internal gear installed inside the external gear to expand the refrigerant while being engaged with the external gear to receive the driving force of the motor; And a sub-bearing connected to the lower portion of the expansion cylinder.
또한, 상기 서브베어링 일측에는 응축기를 거친 냉매가 팽창실린더 내측으로 유입되도록 하는 팽창부 흡입파이프(expander suction pipe)가 설치됨을 특징으로 한다.Further, an expander suction pipe is installed at one side of the sub bearing to allow the refrigerant passing through the condenser to flow into the expansion cylinder.
또한, 상기 서브베어링 타측에는 팽창된 냉매를 증발기쪽으로 보내는 팽창부 토출파이프(expander discharge pipe)가 설치됨을 특징으로 한다.In addition, an expander discharge pipe is provided at the other side of the sub-bearing to send the expanded refrigerant to the evaporator.
또한, 상기 서브베어링에는 흡입포트 및 토출포트가 소정 위치에 각각 형성됨을 특징으로 한다.Further, the sub-bearing is characterized in that a suction port and a discharge port are formed at predetermined positions, respectively.
또한, 팽창부의 외형 사이즈는 압축부의 외형 사이즈에 비해 작은 사이즈로 형성됨을 특징으로 한다.Further, the external size of the expansion part is formed to be smaller than the external size of the compression part.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 케이싱과; 상기 케이싱 내부에 설치되는 구동부와; 구동부의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부와; 상기 압축부에서 배출된 다음 응축기를 거쳐서 재흡입된 냉매를 팽창시키는 기어타입 팽창부;를 포함하여 이루어진 기어타입 압축기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus comprising: a casing; A driving unit installed inside the casing; A gear type compression unit that receives the driving force of the driving unit and compresses the refrigerant introduced from the evaporator; And a gear type expansion unit for expanding the refrigerant re-sucked through the next condenser discharged from the compression unit.
이 때, 상기 구동부는, 케이싱 내벽에 장착되는 스테이터 및 그 중심부에 설치되어 스테이터에 전원 인가시 회전하게 되는 로터로 이루어진 모터임을 특징으로 한다. The driving unit may include a stator mounted on an inner wall of the casing, and a motor installed in the center of the casing to rotate the stator when power is applied thereto.
그리고, 상기 기어타입 압축부는, 상기 케이싱의 모터 하부측에 고정되는 메인베어링과; 상기 메인베어링 하부에 연접하게 설치되는 환형의 압축실린더와; 상기 압축실린더 내측공간에 회전가능하게 위치하는 외부기어와; 상기 모터의 구동력을 전달받아 외부기어와 맞물려 돌면서 냉매를 압축하도록 상기 외부기어 내측에 설치되는 내부기어와; 압축실린더 하부에 연접하게 설치되는 압축플레이트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The gear type compression unit includes: a main bearing fixed to a lower side of a motor of the casing; An annular compression cylinder disposed adjacent to the lower portion of the main bearing; An external gear rotatably disposed in the compression cylinder inner space; An internal gear installed inside the external gear to compress the refrigerant while being engaged with the external gear to receive the driving force of the motor; And a compression plate installed to be connected to the lower portion of the compression cylinder.
이 때, 상기 외부기어는 모터 샤프트에 결합되어 회전하는 내부기어의 티스 수보다 많은 티스홈을 갖도록 형성된다.At this time, the external gear is formed to have a tooth groove larger than the number of teeth of the internal gear which is coupled to the motor shaft and rotates.
그리고, 상기 케이싱 일측에는 상기 케이싱 내부로의 냉매 유입을 위한 흡입파이프(suction pipe)가 설치됨을 특징으로 한다.In addition, a suction pipe for introducing the refrigerant into the casing is installed at one side of the casing.
그리고, 상기 메인베어링에는 케이싱 내부로 유입되는 냉매를 압축실린더 측으로 보내도록 메인베어링상에 연결되는 압축부 부흡입파이프(sub compression suction pipe)가 설치되고, 상기 압축플레이트에는 압축된 냉매를 응축기쪽으로 보내는 압축부 토출파이프(compression discharge pipe)가 설치됨을 특징으로 한다.The main bearing is provided with a sub compression suction pipe connected to the main bearing to send the refrigerant flowing into the casing toward the compression cylinder, and the compressed refrigerant is sent to the condenser And a compression discharge pipe is installed.
그리고, 상기 메인베어링에는 흡입포트가 형성되고, 압축플레이트에는 토출포트가 형성된다.A suction port is formed in the main bearing, and a discharge port is formed in the compression plate.
또한, 상기 기어타입 팽창부는, 기어타입 압축부의 압축플레이트 하부에 설치되는 팽창플레이트와; 상기 팽창플레이트 하부에 연접하게 설치되는 환형의 팽창실린더와; 상기 팽창실린더 내측공간에 회전가능하게 위치하는 외부기어와; 상기 모터의 구동력을 전달받아 상기 외부기어와 맞물려 돌면서 냉매를 팽창시키도록 상 기 외부기어 내측에 설치되는 내부기어와; 팽창실린더 하부에 연접하게 설치되는 서브베어링을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The gear type expansion portion may include an expansion plate installed at a lower portion of the compression plate of the gear type compression portion; An annular expansion cylinder provided so as to be connected to the lower portion of the expansion plate; An external gear rotatably disposed in the expansion cylinder inner space; An internal gear installed inside the outer gear to expand the refrigerant while being engaged with the outer gear by receiving the driving force of the motor; And a sub-bearing connected to the lower portion of the expansion cylinder.
이 때, 상기 서브베어링 일측에는 응축기를 거친 냉매가 팽창실린더 내측으로 유입되도록 하는 팽창부 흡입파이프(expander suction pipe)가 설치됨을 특징으로 한다. At this time, an expander suction pipe is installed at one side of the sub bearing to allow the refrigerant passing through the condenser to flow into the expansion cylinder.
그리고, 상기 서브베어링 타측에는 팽창된 냉매를 증발기쪽으로 보내는 팽창부 토출파이프(expander discharge pipe)가 설치됨을 특징으로 한다.In addition, an expander discharge pipe is provided at the other side of the sub-bearing to send the expanded refrigerant to the evaporator.
또한, 상기 서브베어링에는 흡입포트 및 토출포트가 소정 위치에 각각 형성된다.Further, the sub-bearing is provided with a suction port and a discharge port at predetermined positions, respectively.
또한, 팽창부의 외형 사이즈는 압축부의 외형 사이즈에 비해 작은 사이즈로 형성된다.In addition, the external size of the expansion portion is formed to be smaller than the external size of the compression portion.
상기에서 구동부는 케이싱 외부에 설치될 수도 있다.The driving unit may be installed outside the casing.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 케이싱과; 상기 케이싱 일측에 내부로의 냉매 유입을 위해 설치되는 흡입파이프(suction pipe)와, 상기 케이싱 내벽에 장착되는 스테이터 및 그 중심부에 설치되어 스테이터에 전원 인가시 회전하게 되는 로터로 이루어진 모터와; 상기 모터 하부측에 고정되는 메인베어링과; 상기 메인베어링 하부에 연접하게 설치되는 환형의 압축실린더와; 상기 압축실린더 내측공간에 회전가능하게 위치하며 내주면 상에 다수개의 티스가 형성되는 외부기어와; 상기 외부기어 내측에 맞물리게 설치되며 모터의 샤프트가 축결합되는 내부기어와; 상기 압축실린더 하부에 연접하게 설치되는 압축플레이트와; 상기 케이싱 내부로 유입되는 냉매를 압축실린더 내부공간으로 보내도록 메인베어링상에 연결되는 압축부 부흡입파이프(sub compression suction pipe)와; 압축된 냉매를 응축기쪽으로 보내도록 상기 압축플레이트에 설치되는 압축부 토출파이프(compression discharge pipe)와; 상기 압축플레이트 하부에 연접하게 설치되는 팽창플레이트와; 상기 팽창플레이트 하부에 연접하게 설치되는 팽창실린더와; 상기 팽창실린더 하부에 연접하게 설치되는 서브베어링과; 응축기를 거친 냉매가 팽창실린더 내측으로 유입되도록 상기 서브베어링 일측에 설치되는 팽창부 흡입파이프(expander suction pipe)와; 팽창된 냉매를 증발기쪽으로 보내도록 서브베어링 타측에 설치되는 팽창부 토출파이프(expander discharge pipe);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기가 제공된다.In accordance with another aspect of the present invention, A suction pipe installed on one side of the casing for introducing a refrigerant into the casing; a stator mounted on an inner wall of the casing; and a motor installed in the center of the casing to rotate the stator when power is applied thereto; A main bearing fixed to a lower side of the motor; An annular compression cylinder disposed adjacent to the lower portion of the main bearing; An external gear rotatably disposed in the compression cylinder inner space and having a plurality of teeth formed on an inner peripheral surface thereof; An internal gear which is meshed with the inside of the external gear and to which the shaft of the motor is axially coupled; A compression plate installed to be connected to a lower portion of the compression cylinder; A sub compression suction pipe connected to the main bearing to send the refrigerant introduced into the casing into the compression cylinder interior space; A compression discharge pipe installed on the compression plate for sending the compressed refrigerant to the condenser; An expansion plate disposed adjacent to the lower portion of the compression plate; An expansion cylinder installed to be connected to the lower portion of the expansion plate; A sub-bearing disposed adjacent to the lower portion of the expansion cylinder; An expander suction pipe installed at one side of the sub bearing to allow the refrigerant passing through the condenser to flow into the expansion cylinder; And an expander discharge pipe installed on the other side of the sub-bearing to send the expanded refrigerant to the evaporator.
이 때, 상기 외부기어는 모터 샤프트에 결합되어 회전하는 내부기어의 티스 수보다 많은 티스홈을 갖도록 형성된다.At this time, the external gear is formed to have a tooth groove larger than the number of teeth of the internal gear which is coupled to the motor shaft and rotates.
그리고, 메인베어링에는 흡입포트가 형성되고, 압축플레이트에는 토출포트가 형성된다.A suction port is formed in the main bearing, and a discharge port is formed in the compression plate.
또한, 상기 서브베어링에는 흡입포트 및 토출포트가 소정 위치에 각각 형성된다.Further, the sub-bearing is provided with a suction port and a discharge port at predetermined positions, respectively.
그리고, 서브베어링과 팽창실린더 및 팽창플레이트의 외형 사이즈는 메인베어링과 압축실린더 및 압축플레이트의 외형 사이즈에 비해 작은 사이즈로 형성됨을 특징으로 한다.The external dimensions of the sub-bearing, the expansion cylinder, and the expansion plate are formed to be smaller than the external sizes of the main bearing, the compression cylinder, and the compression plate.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세 히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6 attached hereto.
도 3은 본 발명에 따른 기어타입 압축기의 구성을 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a configuration of a gear type compressor according to the present invention.
그리고, 도 4a는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도이고, 도 4b는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도로서, 압축부와 팽창부의 내부기어 및 외부기어의 기하학적 형상을 보여주는 단면도이다.4A is a cross-sectional view taken along a line I-I in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 3, and is a sectional view showing geometries of an internal gear and an external gear of the compression portion and the expansion portion.
한편, 도 5는 본 발명의 기어타입 압축기가 적용된 냉동시스템의 구성을 보여주는 구성도이다.Meanwhile, FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a refrigeration system to which the gear type compressor of the present invention is applied.
본 발명의 기어타입 압축기는, 내부에 소정의 공간부를 갖는 케이싱(1)과; 상기 케이싱(1) 내부에 설치되는 구동부(2)와; 구동부(2)의 구동력을 전달받아 증발기(6)로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부(3)와; 상기 압축부(3)에서 배출된 다음 응축기(5)를 거쳐서 재흡입된 냉매를 팽창시키는 기어타입 팽창부(4);를 포함하여 구성된다.A gear type compressor of the present invention comprises: a casing (1) having a predetermined space portion therein; A driving
이 때, 상기 구동부(2)는, 케이싱(1) 내벽에 장착되는 스테이터(200) 및 그 중심부에 설치되어 파워터미널(110)을 통해 스테이터(200)에 전원 인가시 회전하게 되는 로터(210)로 이루어진다.The driving
그리고, 상기 기어타입 압축부(3)(즉, 압축부)는, 상기 케이싱(1)의 모터 하부측에 고정되는 메인베어링(300)과; 상기 메인베어링(300) 하부에 연접하게 설치되는 환형의 압축실린더(310)와; 상기 압축실린더(310) 내측공간에 회전가능하게 위치하는 외부기어(320)와; 상기 모터의 구동력을 전달받아 외부기어(320)와 맞물려 돌면서 냉매를 압축하도록 상기 외부기어(320) 내측에 설치되는 내부기어(330) 와; 압축실린더(310) 하부에 연접하게 설치되는 압축플레이트(340)를 포함하여 이루어진다.The gear type compression unit 3 (i.e., compression unit) includes: a
이 때, 상기 케이싱(1) 일측에는 상기 케이싱(1) 내부로의 냉매 유입을 위한 흡입파이프(100)(suction pipe)가 설치된다.At this time, a
그리고, 상기 케이싱(1) 하부에는 압축기 설치를 위한 베이스 플레이트(120)가 구비된다.A
그리고, 상기 메인베어링(300)에는 케이싱(1) 내부로 유입되는 냉매를 압축실린더(310)를 통해 외부기어(320) 내측공간으로 보내도록 메인베어링(300)상에 연결되는 압축부 부흡입파이프(350)(sub compression suction pipe)가 설치되고, 상기 압축플레이트(340)에는 압축된 냉매를 응축기(5)쪽으로 보내기 위한 압축부 토출파이프(360)(compression discharge pipe)가 설치된다.The
이 때, 상기 압축부 부흡입파이프(350)는 케이싱(1) 내부에 채워진 오일(oil)의 액면(液面) 위로 노출되게 설치된다. At this time, the compression
즉, 압축부(3) 상?하부의 오일(oil)은 각각 분리되어 채워진 것이 아니라, 압축실린더(310)와 메인베어링(300) 및 압축플레이트(340) 외주면상에 수직방향으로 길이를 갖도록 따진 홈(3g)부분을 통해 서로 통하고 있어 교류 가능하다.That is, the oil on the upper and lower portions of the
한편, 상기 기어타입 팽창부(4)(즉, 팽창부)는, 기어타입 압축부(3)의 압축플레이트(340) 하부에 설치되는 팽창플레이트(400)와; 상기 팽창플레이트(400) 하부에 연접하게 설치되는 환형의 팽창실린더(410)와; 상기 팽창실린더(410) 내측공간에 회전가능하게 위치하는 외부기어(420)와; 상기 모터의 구동력을 전달받아 상 기 외부기어(420)와 맞물려 돌면서 냉매를 팽창시키도록 상기 외부기어(420) 내측에 설치되는 내부기어(430)와; 팽창실린더(410) 하부에 연접하게 설치되는 서브베어링(440)을 포함하여 이루어진다.The gear type expanding portion 4 (i.e., the expanding portion) includes an
그리고, 상기 서브베어링(440) 일측에는 응축기(5)를 거친 냉매가 팽창실린더(410) 내측으로 유입되도록 하는 팽창부 흡입파이프(450)(expander suction pipe)가 설치된다.An
그리고, 상기 서브베어링(440) 타측에는 팽창된 냉매를 증발기(6)쪽으로 보내는 팽창부 토출파이프(460)(expander discharge pipe)가 설치된다.An
또한, 상기 메인베어링(300)에는 흡입포트(300a)가 형성되고, 압축플레이트(340)에는 토출포트(340a)가 형성된다.A
그리고, 상기 서브베어링(440)에는 흡입포트(440a) 및 토출포트(440b)가 소정 위치에 각각 형성된다.The sub-bearing 440 is formed with a
한편, 팽창부(4)의 외형 사이즈는 압축부(3)의 외형 사이즈에 비해 작은 사이즈로 형성된다.On the other hand, the external size of the expanding
즉, 서브베어링(440)과 팽창실린더(410) 및 팽창플레이트(400)의 외형 사이즈는 메인베어링(300)과 압축실린더(310) 및 압축플레이트(340)의 외형 사이즈에 비해 작은 사이즈로 형성됨이 바람직하다.That is, the external sizes of the sub-bearing 440, the
이에 따라, 기어타입 압축부(3)를 구성하는 압축플레이트(340)에 대한 압축부 토출파이프(360) 연결작업이 용이하게 이루어질 수 있다.Accordingly, the operation of connecting the compression
한편, 기어타입 팽창부(4)의 외형 사이즈가 압축부(3)의 외형 사이즈에 비해 작은 사이즈로 형성될 수 있는 이유는, 팽창부(4)의 기어 사이즈가 압축부(3)의 기어 사이즈에 비해 작기 때문이다.The reason why the external size of the gear
이는, 압축부(3)에서의 흡입포트(300a)로 유입된 냉매와 팽창부(4)에서의 흡입포트(440a)로 유입된 냉매의 비체적 차이에 기인한 것으로서, 팽창부(4)의 흡입포트(440a)로 유입된 냉매의 비체적이 작기 때문에 팽창과정과 압축과정의 질량유량(mass flow)이 동일한 질량유량을 이루기 위해서는 팽창과정의 행정체적이 압축과정의 행정체적보다 작아야 하고, 이를 위해서는 팽창부(4)의 기어 사이즈가 압축부(3)의 기어 사이즈에 비해 작아야 하기 때문이다.This is because of the difference in specific volume between the refrigerant flowing into the
하지만, 기어 사이즈의 차이가 압축실린더(310) 및 팽창실린더(410)의 외형 사이즈 차이와 직접적인 관계가 있는 것은 아니다.However, the difference in gear size is not directly related to the difference in the external size of the
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 압축기 작용을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the compressor operation of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6. FIG.
먼저, 도 3 및 도 5를 참조하면, 구동부(2)의 작동에 따라서 기어타입 압축부(3)에서 냉매의 압축이 이루어지게 되고, 이어 압축부(3)에서 압축된 냉매는 유로를 따라서 응축기(5)로 유입되며, 상기 응축기(5)를 통과하면서 열을 외부로 방출하게 된다.3 and 5, the refrigerant is compressed in the gear
그리고, 상기 응축기(5)를 통과한 냉매는 유로를 통하여 본 발명 압축기의 팽창부(4)로 유입되고, 상기 팽창부(4)로 유입된 냉매는 팽창부를 지나는 과정에서 팽창하게 된다.The refrigerant that has passed through the
이어, 상기 팽창부(4)를 통과한 냉매는 증발기(6)로 유입되며, 냉매는 상기 증발기(6)를 통과하면서 외부로부터 열을 흡수하게 된다.The refrigerant having passed through the
그리고, 상기 증발기(6)를 통과한 냉매는 다시 압축부(3)로 흘러들게 되며, 이러한 일련의 흐름이 반복되어 냉동사이클을 이루게 된다.The refrigerant having passed through the evaporator 6 flows again into the
상기와 같이 냉동사이클을 이루는 과정중 본 발명 압축기에 의해 수행되는 압축 및 팽창 작용을 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The compression and expansion actions performed by the compressor of the present invention during the refrigeration cycle will now be described in detail with reference to FIG.
먼저, 케이싱(1) 내벽에 장착된 모터에 전원이 인가되어 스테이터(200)와의 전자기적 상호 작용에 의해 로터(210)가 회전하게 되면, 케이싱(1) 상단부에 설치된 흡입파이프(100)(suction pipe)를 통해 케이싱(1) 내부로 냉매가 유입된다.First of all, when power is applied to a motor mounted on the inner wall of the
그리고, 케이싱(1) 내부로 유입된 냉매는 메인베어링(300)에 연결된 압축부 부흡입파이프(350)(sub compression suction pipe)를 통해 외부기어(320) 내측공간으로 보내진다.The refrigerant introduced into the
이 때, 압축부 부흡입파이프(350)를 통과한 냉매는 외부기어(320) 내측공간과 연통된 메인베어링(300)의 흡입포트(300a)를 통해 외부기어(320) 내측공간으로 유입된다 .The refrigerant that has passed through the compression
그리고, 상기 외부기어(320) 내측공간으로 보내진 냉매는 모터 샤프트(220)에 축결합된 내부기어(330)의 회전에 따라 점점 압축된 후 압축플레이트(340)에 형성된 토출포트(340a)를 지나 상기 토출포트(340a)에 연결된 압축부 토출파이프(360)를 통해 토출되어 응축기(5)로 보내어지게 된다.The refrigerant sent to the inner space of the
여기서, 상기 압축부(3)에서의 토출포트(340a) 면적은 흡입포트(300a) 면적에 비해 작게 형성됨은 물론이다.
It is needless to say that the area of the
한편, 응축기(5)에서의 열교환 과정을 거친 냉매는 본 발명 압축기의 기어타입 팽창부(4)로 재유입된다.On the other hand, the refrigerant that has undergone the heat exchange process in the
즉, 응축기(5)에서의 열교환을 거친 냉매는 서브베어링(440) 일측에 연결된 팽창부 흡입파이프(450)를 통과한 후, 서브베어링(440)의 흡입포트(440a)를 통해 외부기어(420) 내측공간으로 유입되고, 상기 외부기어(420) 내측공간으로 보내진 냉매는 모터 샤프트(220)에 축결합된 내부기어(430)의 회전에 따라 점점 팽창된 후 서브베어링(440) 타측에 형성된 토출포트(440b)에 연결된 팽창부 토출파이프(460)를 통해 토출되어 증발기(6)로 보내어지게 된다.The refrigerant having undergone the heat exchange in the
여기서, 상기 팽창부(4)에서의 토출포트(440b) 면적은 흡입포트(440a) 면적에 비해 더 크게 형성됨은 물론이다.It is needless to say that the area of the
한편, 상기 기어타입 압축부(3)와 기어타입 팽창부(4)는 전술한 실시예에서와 같이 모두 다 하나의 케이싱(1) 내에 설치됨이 바람직하나, 별도의 케이싱(1)에 각각 분리 설치될 수도 있다.It is preferable that the gear
또한, 상기 구동부(2) 또한 케이싱(1) 외부에 설치될 수도 있음은 물론이며, 상기 구동부(2)로서는 통상 전기에너지에 의하여 회전력을 발생시키는 전기모터가 사용되나, 그 이외에 구동력을 발생시키는 장치라면 어느 것이라도 가능하다.The driving
한편, 도 4a는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도로서, 압축부(3)를 이루는 내부기어(330)와 외부기어(320)의 기하학적 형태를 예시한 것이다.4A is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. 3, illustrating geometrical shapes of the
이 때, 상기 외부기어(320)는 모터 샤프트(220)에 결합되어 회전하는 내부기어(330)의 티스(330a) 수보다 많은 티스홈(320a)을 갖도록 형성되고, 내부기어 (330)의 회전중심과 외부기어(320)의 회전중심은 편심되게 설치된다.The
통상적으로 내부기어(330)의 티스(330a)는 외부기어(320)의 티스홈(320a) 개수보다 작고, 티스(330a)의 형상은 사이클로이드 곡선을 이루는 것이 바람직하다.The
그리고, 도 4b는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도로서, 팽창부(4)를 구성하는 내부기어(430)와 외부기어(420)의 기하학적 형태를 예시한 것이다. 팽창부(4)의 내부기어(430)와 외부기어(420)의 구조는 압축부(3)의 내부기어(330)와 외부기어(320)의 구조와 동일하고, 그 크기만 다를 뿐이다.4B is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 3, illustrating the geometric shapes of the
한편, 도 6은 본 발명의 압축기에서 발생하는 토크변화를 종래 압축기에서 발생하는 토크와 비교한 그래프로서, 세로축은 회전시 발생하는 토크의 평균치(Tm)로 각 토크값(T)을 나눈 토크비이고, 가로축은 회전각도를 나타낸다.FIG. 6 is a graph comparing the torque change generated in the compressor of the present invention with the torque generated in the conventional compressor. In FIG. 6, the vertical axis represents a torque ratio (Tm) obtained by dividing each torque value T by an average value And the horizontal axis represents the rotation angle.
이를 참조하면, 본 발명의 구조에 따른 압축기에 의해 냉매가 압축될 때 발생하는 토크의 변화량은 다른 구조를 가지는 압축장치에 비하여 현저히 작아짐을 알 수 있다.Referring to this, it can be seen that the amount of change in torque generated when the refrigerant is compressed by the compressor according to the structure of the present invention is significantly smaller than that of the compressor having other structures.
특히, 본 발명의 기어타입 압축기는 냉매 압축 및 팽창시 내부기어(330)(430)와 함께 외부기어(320)(420)가 회전함에 따라 토크의 균형이 유지됨으로써 진동 및 소음이 작아지게 된다.Particularly, in the gear type compressor of the present invention, when the
또한, 본 발명의 기어타입 압축기는 내부기어(330)(430)에 형성된 티스(330a)(430a)와 외부기어(320)(420)측의 티스홈(320a)(420a)이 다수개 접촉됨으로써, 내부기어에서 외부기어로 전달되는 힘이 어느 한곳에 집중되지 않고 분산되는 효과가 있다.
In the gear type compressor of the present invention, the
또한, 본 발명의 기어타입 압축기는 내부기어(330)(430)에 형성된 티스(330a)(430a)와 외부기어(320)(420)측의 티스홈(320a)(420a)이 맞물리는 지점에서의 속도차 즉, 상대속도가 작은 이점이 있다.In the gear type compressor of the present invention, the
한편, 본 발명의 기어타입 압축기는 사용되는 냉매를 이산화탄소도 냉매로서 사용이 가능하다.Meanwhile, in the gear type compressor of the present invention, the refrigerant to be used can be used as a refrigerant of carbon dioxide.
이산화탄소는 냉매로서 사용시간이 길며, 독성이 없을 뿐만 아니라 비가연성이다. 또한 그 가격이 싸며 원천이 풍부하고 회수할 필요가 없으며, 윤활유와도 잘 용해될 수 있고, 단위 용적당 냉각량이 CFC계열 R-22에 비하여 5배나 되어 동일한 냉방용량을 발생시키기 위한 용적이 작아지고 압축비율도 작아지는 장점이 있다.Carbon dioxide is used as a refrigerant for a long time and is not only toxic but also nonflammable. In addition, the price is low, the source is abundant and does not need to be recovered, it can be dissolved well with lubricating oil, and the amount of cooling per unit capacity is 5 times that of CFC R-22 to reduce the volume for generating the same cooling capacity The compression ratio is also reduced.
따라서, 본 발명의 기어타입 압축기 사용시에는 이산화탄소를 냉매로 사용함으로써 상기한 장점을 충분히 활용할 수 있게 된다.Accordingly, when the gear type compressor of the present invention is used, carbon dioxide is used as a refrigerant, so that the above advantages can be fully utilized.
이상에서와 같이, 본 발명은 기어타입의 압축기를 제공함으로써, 냉동시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the present invention can improve the coefficient of performance of the refrigeration system by providing the compressor of the gear type.
한편, 본 발명에 따르면, 압축기에 사용되는 냉매를 이산화탄소등으로 대체할 수 있어 환경친화적인 압축기 구현이 가능해지는 장점이 있다.According to the present invention, since the refrigerant used in the compressor can be replaced with carbon dioxide, it is possible to realize an environmentally friendly compressor.
즉, 이산화탄소는 냉매로서 사용시간이 길며, 독성이 없을 뿐만 아니라 비가연성이다. 또한 그 가격이 싸며 원천이 풍부하고 회수할 필요가 없으며, 윤활유와도 잘 용해될 수 있고, 단위 용적당 냉각량이 CFC계열 R-22에 비하여 5배나 되어 동일한 냉방용량을 발생시키기 위한 용적이 작아지고 압축비율도 작아지는 장점이 있다.That is, carbon dioxide is a refrigerant that has a long operating time, is not only toxic but also nonflammable. In addition, the price is low, the source is abundant and does not need to be recovered, it can be dissolved well with lubricating oil, and the amount of cooling per unit capacity is 5 times that of CFC R-22 to reduce the volume for generating the same cooling capacity The compression ratio is also reduced.
또한, 본 발명의 기어타입 압축기는 내부기어와 외부기어의 힘과 토크의 균형으로 인해 압축기 가동시의 진동 및 소음을 줄일 수 있는 장점이 있다.In addition, the gear type compressor of the present invention is advantageous in reducing vibrations and noise during operation of the compressor due to the balance of the force and the torque of the internal gear and the external gear.
Claims (29)
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-
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