KR101518756B1 - Scroll-type Expander - Google Patents

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KR101518756B1
KR101518756B1 KR1020140118528A KR20140118528A KR101518756B1 KR 101518756 B1 KR101518756 B1 KR 101518756B1 KR 1020140118528 A KR1020140118528 A KR 1020140118528A KR 20140118528 A KR20140118528 A KR 20140118528A KR 101518756 B1 KR101518756 B1 KR 101518756B1
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박승수
고중식
건 이
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박승수
고중식
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Abstract

The present invention is a scroll-type expander comprising: a plate-shaped body (10) comprising an air supply hole and air exhaust holes (11A, 11B), and an accommodating part (11) in which first, second and third bearing installation grooves (12A, 12B, 12C) are formed, respectively; a cover (60) which covers a side opened in the accommodating part (11) of the body (10); a pair of crank shafts (20) installed between the body (10) and the cover (60) while being installed in the first and second bearing installation grooves (12A, 12B), respectively; a power transmitting shaft (30) protruded to the outside of the cover (60) while being installed in the third bearing installation groove (12C); a spiral fixing scroll (40) fixing-installed in the accommodating part (11) formed between the body (10) and the cover (60); and a rotating scroll (50) comprising a spiral scroll while being installed between in the fixing scrolls (40) accommodated in the accommodating part (11), in which the pair of crank shafts (20) and the power transmitting shaft (30) are penetrating-installed in the outside. Therefore, by the construction as stated above, the prevent invention effectively prevents a rotation motion of the rotating scroll.

Description

동력발생용 스크롤 팽창기{Scroll-type Expander}[0001] Scroll-type Expander [

본 발명은 동력발생용 스크롤 팽창기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전스크롤과 고정스크롤이 맞물려 회전하면서 회전스크롤과 고정스크롤 사이에 형성되는 밀폐공간의 용적변화에 의해 기체를 팽창시키고, 그 과정에서 발생되는 에너지에 의해 동력을 발생시키는 동력발생용 스크롤 팽창기에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a scroll inflator for power generation, and more particularly, to a scroll inflator for power generation that is capable of expanding a gas by a volume change of a closed space formed between a rotary scroll and a fixed scroll while rotating a rotary scroll and a fixed scroll, To a power expanding device for generating power.

스크롤 팽창기는 2개의 고정스크롤과 회전스크롤 사이에 형성되는 초승달 형상의 밀폐공간을 흡인된 기체가 팽창되도록 함으로써 그 과정에서 발생되는 에너지를 이용하여 회전 동력을 발생시키는 장치로서, 이와 같이 스크롤 팽창기는 압축과 흡입 및 토출 행정이 동시에 이루어지기 때문에 부하 토크가 작아 소음과 진동이 적다는 장점이 있으며, 가동부분의 운동 반경이 작아 고속화가 가능하고, 또한 종래의 왕복동식 압축기에 비해 상대적으로 부품 수가 적기 때문에 소형으로 경량 제작이 가능하다.The scroll inflator is a device for generating a rotational power by using the energy generated in the course of inflating a sucked gas into a crescent-shaped closed space formed between two fixed scrolls and a rotary scroll, And the suction and discharge strokes are performed at the same time. Therefore, there is an advantage that noise and vibration are small due to a small load torque, and the moving radius of the movable portion is small and the speed can be increased. Also, the number of parts is relatively smaller than that of a conventional reciprocating compressor It can be made small and lightweight.

그러나 종래의 스크롤 팽창기는 일반적으로 측면에 원판 형상의 플레이트가 부착된 나선 형상의 고정스크롤 사이에 나선 형상의 회전스크롤이 삽입되어 회전스크롤의 회전에 의해 고정스크롤과 회전스크롤 사이의 용적을 변화시키는 구조로 이루어져 있기 때문에 작동유체가 팽창하는 과정에서 팽창된 작동유체가 원판 형상으로 이루어진 고정스크롤의 측면 플레이트에 작용, 즉 작동유체의 압력이 회전스크롤과 고정스크롤의 축 방향으로 작용하여 회전스크롤과 고정스크롤이 서로 벌어지는 방향으로 상당한 힘을 받게 되고, 이 때문에 회전스크롤의 회전 동작이 원활하게 이루어지지 못하게 되는 문제가 있으며 이러한 문제를 보완하기 위해 고정스크롤의 측면에 형성된 플레이트의 후면에 지지베어링 등을 설치하여 고정스크롤이 축방향으로 변위되지 않도록 하고 있으며, 따라서 구조가 복잡해지게 된다.However, in the conventional scroll expander, a spiral-shaped rotary scroll is inserted between spiral-shaped fixed scrolls with a disc-shaped plate on the side thereof, and a structure for changing the volume between the fixed scroll and the rotary scroll by rotation of the rotary scroll The working fluid expanded during the expansion of the working fluid acts on the side plate of the fixed scroll having the disk shape, that is, the pressure of the working fluid acts in the axial direction of the rotating scroll and the fixed scroll, In order to solve this problem, a support bearing or the like is installed on the rear surface of the plate formed on the side surface of the fixed scroll so as to prevent the rotation of the rotary scroll The fixed scroll is turned axially So as not to, and thus the structure becomes complicated.

또한 고정스크롤 사이에서 회전하는 회전스크롤이 작동기체의 작용에 의해 자전 운동하는 경우가 발생되며, 이를 방지하기 위해 일반적으로 하우징의 본체와 고정스크롤 사이에 반경방향으로 슬라이딩 동작하는 올담 커플링을 설치하고, 이 올담 커플링의 각 키가 회전스크롤과 메인 프레임의 각 키홈을 따라 슬라이딩 동작되도록 함으로써 회전스크롤의 자전운동을 억제하도록 하고 있으나, 이에 의해서도 여전히 회전스크롤의 자전 운동이 발생되는 경우가 종종 발생하며, 그 결과 팽창기의 효율이 저하되는 문제가 있다.
In addition, there is a case where the rotary scroll rotating between the fixed scrolls is rotated by the action of the operating gas. In order to prevent this, the Ortham coupling sliding in the radial direction is installed between the body of the housing and the fixed scroll , Each key of the Ortham coupling is slid along the keyway of the rotary scroll and the main frame, thereby suppressing the rotation of the rotary scroll. However, the rotary motion of the rotary scroll is often generated As a result, the efficiency of the expander is deteriorated.

KRKR 10-084230110-0842301 B1B1 KRKR 10-030448310-0304483 B1B1 KRKR 10-046554310-0465543 B1B1 KRKR 10-055077710-0550777 B1B1 KRKR 10-020120610-0201206 B1B1

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 스크롤 팽창기가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구조가 간단하면서도 작동유체의 축 방향으로의 압력을 경감할 수 있고, 또한 회전스크롤의 자전 운동의 발생이 방지되는 동력발생용 스크롤 팽창기를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to solve the problems of the conventional scroll inflator, and it is therefore an object of the present invention to provide a scroll type inflator capable of reducing a pressure in the axial direction of a working fluid, And a scroll expander for generating power.

상기와 같은 본 발명의 목적은 스크롤 팽창기를, 작동유체가 공급 및 배출되는 급, 배기공과, 제1, 2, 3베어링설치홈이 각각 형성된 수용부가 구비되는 플레이트 형상의 본체와; 본체 수용부의 개방된 측면을 커버하는 커버와; 제1, 2베어링설치홈에 각각 설치되면서 본체와 커버 사이에 설치되는 크랭크축과; 제3베어링설치홈에 설치되면서 커버 외측으로 돌출되는 동력전달축과; 본체와 커버 사이에 형성된 수용부에 고정 설치되는 나선형상의 고정스크롤 및; 외측에 상기 한 쌍의 크랭크축과 동력전달축이 관통 설치되고, 상기 수용부에 수용된 상기 고정스크롤 사이에 설치되면서 나선형상의 스크롤을 구비한 회전스크롤로 구성하는 것에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a scroll inflator comprising: a plate-shaped main body having a receiving portion formed with a feed and discharge hole and a first, second, and third bearing mounting grooves, A cover which covers an opened side surface of the main body accommodating portion; A crankshaft installed between the main body and the cover, respectively installed in the first and second bearing mounting grooves; A power transmission shaft installed in the third bearing installation groove and protruding outward from the cover; A spiral fixed scroll fixedly installed in a receiving portion formed between the main body and the cover; The crankshaft and the power transmission shaft are pierced through the pair of crankshafts and the rotating scroll is provided between the fixed scroll housings and the helical scroll.

그리고 본 발명은 수용부와 회전스크롤은 각각 3각 형상을 가지고, 3각 형상의 회전스크롤은 플레이트 형상을 가지며, 한 쌍의 크랭크축과 동력전달축은 각각 3각 형상의 회전스크롤의 모서리 부분에 관통 설치되고, 나선형상의 스크롤은 상기 회전스크롤의 동력전달축이 설치된 모서리 부분과 일체로 연결되는 것을 특징으로 한다. According to the present invention, the receiving portion and the rotary scroll have a triangular shape, the triangular-shaped rotary scroll has a plate shape, and the pair of crankshafts and the power transmission shaft each penetrate the corner portion of the triangular- And a spiral-shaped scroll is integrally connected to a corner portion of the rotary scroll, on which the power transmission shaft is installed.

또한 본 발명은 한 쌍의 크랭크축과 동력전달축은 각각 상기 회전스크롤에 형성되며 내부 양단에 베어링이 설치된 관통공을 관통하여 설치되고, 한 쌍의 크랭크축과 동력전달축은 각각 관통공과 동일한 양만큼 편심되면서 제1, 2, 3베어링설치홈에 의해 지지됨으로써 회전스크롤과 함께 회전하는 것을 또 다른 특징으로 한다.The pair of crankshafts and the power transmitting shafts are respectively formed in the rotating scroll and penetrating through holes provided with bearings at both ends of the crankshaft and the power transmitting shafts. And is rotatable together with the rotary scroll by being supported by the first, second and third bearing installation grooves.

이에 더하여 본 발명의 크랭크축과 동력전달축은 각각 일단에 축결합부가 돌출 형성된 주축부와, 주축부의 축결합부가 삽입되어 결합되는 삽입공이 구비된 보조축부로 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the crankshaft and the power transmitting shaft of the present invention are further characterized in that the crankshaft and the power transmission shaft each comprise a main shaft portion having an axial coupling portion protruded at one end thereof, and a sub shaft portion having an insertion hole into which the shaft coupling portion of the main shaft portion is inserted.

아울러 본 발명은 한 쌍의 크랭크축 중 어느 하나의 크랭크축의 일단은 상기 본체 또는 커버의 외측으로 돌출되도록 설치되고, 돌출된 크랭크축에는 응축수 회수펌프가 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, one end of the crankshaft of one of the pair of crankshafts is installed to protrude to the outside of the main body or the cover, and a condensate recovery pump is installed in the crankshaft.

본 발명은 본체와 커버 사이의 수용부에 회전스크롤이 고정스크롤에 삽입된 상태에서 상대 운동하여 작동유체를 팽창시키기 때문에 작동유체를 팽창시키는 과정에서 생성되는 작동유체의 압력이 회전스크롤과 고정스크롤의 회전축 방향으로는 거의 작용하지 않고, 따라서 종래의 스크롤 팽창기에서와 같이 회전스크롤을 견고하게 지지하기 위한 별도의 수단을 구비하지 않고도 안정적으로 회전스크롤이 회전 동작될 수 있으며, 또한 구조가 간단해진다.In the present invention, since the rotating scroll is inserted into the fixed scroll in the receiving portion between the main body and the cover, the working fluid is expanded by the relative movement, so that the pressure of the working fluid, which is generated in the process of expanding the working fluid, So that the rotary scroll can be stably operated without any additional means for firmly supporting the rotary scroll as in the conventional scroll inflator and the structure is simplified.

또한 본 발명은 한 쌍의 크랭크축과 동력전달축이 일체화된 구조를 이루면서 이들이 회전스크롤과 함께 회전 동작되기 때문에 작동유체의 압력에 의해 회전스크롤의 자전 운동이 효과적으로 방지된다.
In addition, since the pair of crankshafts and the power transmitting shaft are integrally formed and rotated together with the rotating scroll, the rotation of the rotating scroll is effectively prevented by the pressure of the working fluid.

도 1은 본 발명에 따른 동력발생용 스크롤 팽창기의 예를 보인 사시도,
도 2는 도 1의 분리 사시도,
도 3은 도 1의 A-A 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 본체의 예를 보인 사시도,
도 5는 도 4의 정면도,
도 6(a, b)은 본 발명에 따른 크랭크축의 예를 보인 사시도,
도 7(a, b)은 본 발명에 따른 동력전달축의 예를 보인 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 고정스크롤의 예를 보인 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 회전스크롤의 예를 보인 사시도,
도 10(a, b)은 본 발명에 따른 회전스크롤의 예를 보인 정면도 및 단면도,
도 11(a, b)은 본 발명에 따른 커버의 예를 보인 정면도 및 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 동력발생용 스크롤 팽창기에 발전기가 설치되는 예를 보인 사용 상태도,
도 13은 본 발명에 따른 동력발생용 스크롤 팽창기에 발전기 및 응축수 회수펌프가 설치되는 예를 보인 사용 상태도,
도 14 내지 도 17은 본 발명에 따른 회전스크롤이 회전 동작되는 예를 보인 사용 상태도이다.1 is a perspective view showing an example of a scroll inflator for power generation according to the present invention,
FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1,
3 is a sectional view taken along the line AA in Fig. 1,
4 is a perspective view showing an example of a main body according to the present invention,
Fig. 5 is a front view of Fig. 4,
6 (a) and 6 (b) are perspective views showing an example of a crankshaft according to the present invention,
7 (a) and 7 (b) are perspective views showing an example of a power transmitting shaft according to the present invention,
8 is a perspective view showing an example of a fixed scroll according to the present invention,
9 is a perspective view showing an example of a rotary scroll according to the present invention,
10 (a) and 10 (b) are a front view and a sectional view showing an example of a rotary scroll according to the present invention,
11 (a) and 11 (b) are a front view and a sectional view showing an example of a cover according to the present invention,
12 is a use state diagram showing an example in which a generator is installed in a scroll inflator for power generation according to the present invention,
13 is an explanatory view showing an example in which a generator and a condensate recovery pump are installed in a scroll inflator for power generation according to the present invention,
14 to 17 are use state diagrams showing an example in which the rotary scroll according to the present invention is rotated.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the structure and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments.

본 발명은 구조가 간단하면서도 작동유체의 축 방향으로의 압력을 경감할 수 있으며, 또한 회전스크롤의 자전 운동의 발생이 방지되는 동력발생용 스크롤 팽창기를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 스크롤 팽창기는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본체(10)와, 크랭크축(20)과, 동력전달축(30)과, 고정스크롤(40)과, 회전스크롤(50) 및 커버(60)로 이루어진다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a scroll inflator for power generation that can reduce the pressure in the axial direction of a working fluid while preventing the rotation of the rotary scroll, The crankshaft 20, the power transmission shaft 30, the fixed scroll 40, the rotary scroll 50 and the cover 60 as shown in Figs. 1 to 3 .

본체(10)는 내부에 후술하는 고정스크롤(40) 및 회전스크롤(50)이 설치되는 메인 프레임으로서 기능하며, 그 구조는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 사각의 박스 형상으로 이루어지고, 내부 중앙에는 3각 형상의 수용부(11)가 구비되며, 이 수용부에는 작동유체가 공급 및 배출되는 급, 배기공(11A, 11B)이 관통 형성된다.The main body 10 functions as a main frame in which a fixed scroll 40 and a rotating scroll 50 to be described later are installed and has a rectangular box shape as shown in Figs. 4 and 5, At the center of the interior thereof, there is provided a receptacle 11 having a triangular shape, through which the working and exhaust holes 11A and 11B through which the working fluid is supplied and discharged are formed.

그리고 3각 형상의 수용부(11)의 모서리 부분에는 각각 후술하는 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)이 회전 동작 가능하게 설치될 수 있도록 축공이 형성되며, 이들 축공에는 각각 제1, 2, 3베어링설치홈(12A, 12B, 12C)이 형성되고, 이때 수용부(11)의 중심 부분에는 급기공(11A)이 형성되며, 급기공(11A)의 하부쪽에는 배기공(11B)이 형성된다.The crankshaft 20 and the power transmitting shaft 30, which will be described later, are formed in the corners of the accommodating portion 11 of the triangular shape so as to be rotatable. The first, second and third bearing mounting grooves 12A, 12B and 12C are formed at the central portion of the receiving portion 11, (11B) is formed.

수용부(11)의 외측에는 그 둘레를 따라 내부에 O링(O1)이 설치되는 O링 설치홈(13)이 형성되며, 이에 의해 본체(10)와 후술하는 커버(60)간의 기밀이 유지된다. An O-ring mounting groove 13 is formed on the outer side of the accommodating portion 11 and an O-ring O1 is provided along the circumference of the O-ring mounting groove 13. Thus, the airtightness between the main body 10 and a cover 60 do.

그리고 본체(10)와 후술하는 커버(60)는 볼트-너트에 의해 결합되며, 이를 위해 본체(10)와 커버(60)에 각각 관통공(도면부호 없음)이 형성되며, 이 관통공에 볼트(B)가 삽입되어 너트(N)와 체결됨으로써 본체(10)와 커버(60)가 서로 견고하게 밀착되면서 결합된다.
The main body 10 and the cover 60 to be described later are coupled by a bolt-nut. For this purpose, a through hole (not shown) is formed in the main body 10 and the cover 60, So that the main body 10 and the cover 60 are firmly and tightly engaged with each other.

후술하는 회전스크롤(50)에는 한 쌍의 크랭크축(20)이 설치되는데, 이들 크랭크축(20)은 각각 도 6(a, b)에 도시된 바와 같이 그 외주면에 회전스크롤(50)이 설치되는 주축부(20A)와, 이 주축부(20A)의 일단에 결합되는 보조축부(20B)로 이루어진다.A pair of crankshafts 20 are provided in a rotary scroll 50 to be described later. The crankshafts 20 are each provided with a rotary scroll 50 on its outer peripheral surface as shown in Figs. 6 (a) and 6 (b) And a subsidiary shaft portion 20B coupled to one end of the main shaft portion 20A.

이를 위해 주축부(20A)의 일단에는 보조축부(20B)에 삽입 결합되는 축결합부(22)가 돌출 형성되고, 타단에는 주축부(20A)의 축 중심과 편심되도록 축고정부(21)가 돌출 형성되며, 주축부(20A)와 결합되는 보조축부(20B)에는 축고정부(23)가 형성되고, 이 축고정부(23)에는 주축부(20A)의 축결합부(22)가 삽입되는 삽입공(24)이 관통 형성된다. 이때 삽입공(24)은 반원 형상으로 형성되고, 축결합부(22)는 삽입공(24)에 대응되는 형상으로 돌출 형성되어 삽입공(24)에 축결합부(22)가 삽입 결합된다.To this end, a shaft coupling portion 22 inserted into and coupled to the auxiliary shaft portion 20B is formed at one end of the main shaft portion 20A, and a shrinking portion 21 is protruded at the other end to be eccentric with the shaft center of the main shaft portion 20A And the auxiliary shaft portion 20B coupled to the main shaft portion 20A is formed with a shrinking portion 23. The shaft portion 20A of the main shaft portion 20A is inserted into the shrinking portion 23, (24) is formed. At this time, the insertion hole 24 is formed in a semicircular shape, and the shaft coupling portion 22 is protruded in a shape corresponding to the insertion hole 24, and the shaft coupling portion 22 is inserted and coupled to the insertion hole 24.

상기와 같은 구조로 이루어진 크랭크축(20)을 본체(10)에 설치할 때에는, 먼저 크랭크축(20)의 주축부(20A)를 그 내부에 미리 베어링(BR)이 설치된 회전스크롤(50)의 관통공(51A)에 삽입하여 관통시킨 다음, 주축부(20A)의 축결합부(22)를 보조축부(20B)의 삽입공(24)에 삽입하여 주축부(20A)와 보조축부(20B)를 결합한 상태에서 이들 주축부(20A)와 보조축부(20B) 각각에 구비된 축고정부(21, 23)의 외주면에 베어링(BR)을 설치한 후, 이들 베어링을 각각 본체(10)의 제1베어링설치홈(12A)과 후술하는 커버(60)의 제1베어링설치홈(61A)에 설치한다.When the crankshaft 20 having the above structure is installed in the main body 10, the main shaft portion 20A of the crankshaft 20 is first inserted into the rotating scroll 50 having the bearing BR The shaft coupling portion 22 of the main shaft portion 20A is inserted into the insertion hole 24 of the auxiliary shaft portion 20B and the main shaft portion 20A and the auxiliary shaft portion 20B are inserted into the hole 51A, The bearings BR are provided on the outer circumferential surfaces of the shaft portions 21 and 23 provided in the main shaft portion 20A and the auxiliary shaft portion 20B respectively and then these bearings are respectively fitted to the first bearing And is installed in the installation groove 12A and the first bearing installation groove 61A of the cover 60 described later.

상기 과정에 의해 하나의 크랭크축(20)이 본체(10)의 제1베어링설치홈(12A)과 커버(60)의 제1베어링설치홈(61A) 사이에 설치되고 나면, 이와 똑같은 과정에 의해 또 하나의 크랭크축(20)을 본체(10)의 제2베어링설치홈(12B)과 커버(60)의 제2베어링설치홈(61B) 사이에 설치하면, 한 쌍의 크랭크축(20)을 본체(10)의 내부에 설치된다.
When one crankshaft 20 is installed between the first bearing installation groove 12A of the main body 10 and the first bearing installation groove 61A of the cover 60 by the above process, When a further crankshaft 20 is provided between the second bearing installation groove 12B of the main body 10 and the second bearing installation groove 61B of the cover 60, the pair of crankshafts 20 And is installed inside the main body 10.

상기와 같은 과정에 의해 3각형의 수용부(11)의 2개의 모서리 부분에 각각 크랭크축(20)이 설치되고 나면, 수용부(11)의 나머지 모서리 부분에는 동력전달축(30)이 설치되는데, 이 동력전달축(30)은 본체(10)의 제3베어링설치홈(12C)에 설치되어 회전스크롤(50)에 의해 생성되는 회전 동력을 발전기(70) 등에 전달하며, 그 구조는 도 7(a, b)에 도시된 바와 같이 그 외주면에 회전스크롤(50)이 설치되는 주축부(30A)와, 이 주축부(30A)의 일단에 삽입 결합되는 보조축부(30B)로 이루어진다.When the crankshaft 20 is installed at two corner portions of the triangular receiving portion 11 by the above process, the power transmitting shaft 30 is installed at the other corner of the receiving portion 11 This power transmission shaft 30 is installed in the third bearing installation groove 12C of the main body 10 and transmits rotational power generated by the rotary scroll 50 to the generator 70 and the like. a main shaft portion 30A provided with a rotary scroll 50 on the outer circumferential surface thereof and a subsidiary shaft portion 30B inserted and coupled to one end of the main shaft portion 30A as shown in Figs.

이를 위해 주축부(30A)의 일단에는 축결합부(32)가 돌출 형성되고, 타단에는 주축부(30A)의 축 중심과 편심되도록 형성되면서 커버(60)를 관통하도록 동력전달부(31)가 외측으로 돌출 형성되며, 주축부(30A)와 결합되는 보조축부(30B)에는 동력전달부(31)의 편심에 대응하여 편심된 축고정부(33)가 돌출 형성되고, 이 축고정부(33)에는 축결합부(32)가 삽입되어 결합되는 삽입공(34)이 관통 형성된다. 이때 삽입공(34)은 크랭크축(20)의 삽입공(24)과 같이 반원 형상으로 형성되고, 축결합부(32)는 삽입공(34)에 대응되는 형상으로 돌출 형성되어 삽입공(34)에 축결합부(32)가 삽입 결합된다.To this end, a shaft coupling portion 32 is formed at one end of the main shaft portion 30A and is eccentric with the shaft center of the main shaft portion 30A at the other end. The power transmission portion 31 is formed so as to pass through the cover 60 And a shaft fixing portion 33 which is eccentric with respect to the eccentricity of the power transmitting portion 31 is protruded and formed on the auxiliary shaft portion 30B which is protruded outwardly and engaged with the main shaft portion 30A, And an insertion hole 34 into which the shaft coupling portion 32 is inserted and coupled is formed. At this time, the insertion hole 34 is formed in a semicircular shape like the insertion hole 24 of the crankshaft 20, and the shaft coupling portion 32 is protruded in a shape corresponding to the insertion hole 34, The shaft coupling portion 32 is inserted and coupled.

상기와 같은 구조로 이루어진 동력전달축(30)을 본체(10)에 설치할 때에는 크랭크축(20)을 설치할 때와 같은 방법으로 먼저, 동력전달축(30)의 주축부(30A)를 그 내부에 미리 베어링(BR)이 설치된 회전스크롤(50)의 관통공(51C)에 삽입하여 관통시킨 다음, 주축부(30A)의 축결합부(32)를 보조축부(30B)의 삽입공(34)에 삽입하여 주축부(30A)와 보조축부(30B)를 결합한 상태에서 이들 주축부(30A)와 보조축부(30B) 각각에 구비된 동력전달부(31)와 축고정부(33)의 외주면에 베어링(BR)을 설치한 후, 이들 베어링을 각각 본체(10)의 제3베어링설치홈(12C)과 후술하는 커버(60)의 제3베어링설치홈(61C)에 설치하고, 이에 의해 동력전달축(30)의 동력전달부(31)가 커버(60)에 형성된 관통공(62)을 통해 커버(60)의 외측으로 돌출되며, 이 돌출된 동력전달부(31)에는 발전기(70) 또는 풀리 등이 연결됨으로써 회전스크롤(50)에 의해 생성된 회전 동력이 전달된다.
When the power transmission shaft 30 having the above structure is installed in the main body 10, the main shaft portion 30A of the power transmission shaft 30 is first inserted into the main shaft 10 in the same manner as in the case of installing the crank shaft 20 The shaft coupling portion 32 of the main shaft portion 30A is inserted into the insertion hole 34 of the auxiliary shaft portion 30B and then inserted into the through hole 51C of the rotary scroll 50 provided with the bearing BR in advance, The power transmitting portion 31 and the shrinking portion 33 provided on each of the main shaft portion 30A and the auxiliary shaft portion 30B with the main shaft portion 30A and the auxiliary shaft portion 30B engaged with each other, The bearings are respectively installed in the third bearing mounting grooves 12C of the main body 10 and the third bearing mounting grooves 61C of the cover 60 to be described later, The power transmitting portion 31 of the power generator 30 is projected to the outside of the cover 60 through the through hole 62 formed in the cover 60 and the generator 70 or the pulley This year Being a rotational power generated by a rotating scroll (50) is transmitted.

본체(10)에 형성된 수용부(11)와 후술하는 커버(60)에 형성된 수용부 사이에는 도 8에 도시된 바와 같이 고정스크롤(40)이 설치되는데, 이러한 고정스크롤(40)은 나선형상으로 이루어져 본체(1)에 형성된 수용부(11)와 후술하는 커버(60) 사이에 끼워져 설치됨으로써 고정되며, 이때 고정스크롤(40)에 형성된 나선형상은 일반적으로 널리 알려진 고정스크롤의 나선형상과 동일한 형상을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
8, a stationary scroll 40 is installed between the receiving portion 11 formed in the main body 10 and a receiving portion formed in a cover 60 described later. The stationary scroll 40 has a spiral shape The spiral shape formed in the fixed scroll 40 is formed in the same shape as the generally known spiral shape of the fixed scroll. The spiral shape of the fixed scroll 40 is formed by being inserted and fixed between the receiving portion 11 formed in the main body 1 and the cover 60 described later. The detailed description thereof will be omitted.

나선형상의 고정스크롤(40) 사이에는 나선형상의 회전스크롤(50)이 회전 가능하도록 설치되는데, 이러한 회전스크롤(50)은 도 9 및 도 10(a, b)에 도시된 바와 같이 3각 형상의 본체(10)의 수용부(11)에 대응되도록 외형이 3각 형상의 일체형의 플레이트로 이루어지고, 플레이트의 3개의 모서리 부분에는 관통공(51)이 형성되며, 이들 관통공(51)을 통해 위에서 설명한 바와 같이 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)이 관통 설치된다.A spiral-shaped rotary scroll 50 is rotatably installed between the spiral-shaped fixed scroll 40. The rotary scroll 50 has a triangular shape as shown in Figs. 9 and 10 (a, b) Holes 51 are formed in the three corners of the plate so as to correspond to the accommodating portion 11 of the accommodating portion 10, and through the through holes 51, The pair of crankshafts 20 and the power transmitting shaft 30 are inserted through as described above.

그리고 3각 형상을 회전스크롤(50)의 내측에는 나선형상의 스크롤이 3각 형상의 플레이트와 일체로 연결되어 형성되며, 이러한 나선형상의 스크롤은 스크롤 압축기의 회전스크롤에 사용되는 공지의 스크롤과 동일한 형상을 가지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The spiral-shaped scroll is formed integrally with a triangular plate on the inside of the rotary scroll (50). The spiral-shaped scroll has the same shape as the known scroll used for the rotary scroll of the scroll compressor A detailed description thereof will be omitted.

이때 관통공(51)의 양단에는 각각 내부에 베어링(BR)이 삽입 설치되는 베어링삽입홈(52)이 각각 형성되며 이에 의해 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)이 베어링에 의해 지지된다.At this time, a bearing insertion groove 52 is formed at both ends of the through hole 51 so that the bearings BR are inserted therein, whereby a pair of crankshafts 20 and the power transmission shaft 30 are connected to the bearings Lt; / RTI >

본 발명은 상기와 같이 회전스크롤(50)이 3각 형상으로서 일체로 이루어지고, 3개의 모서리 부분에 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)이 삽입되어 이들이 회전스크롤(50)과 함께 일체로서 회전 동작되기 때문에 작동유체의 압력에 의해 자전 효과적으로 운동이 방지되며, 따라서 회전스크롤(50)의 자전 운동에 따른 팽창기의 효율 저하가 방지된다.
The crankshaft 20 and the power transmission shaft 30 are inserted into the three corner portions of the rotary scroll 50 as described above so that the rotary scroll 50 can be rotated by the rotation of the rotary scroll 50, So that the rotation of the rotary scroll 50 can be prevented effectively by the pressure of the working fluid, and the efficiency of the expander due to the rotation of the rotary scroll 50 is prevented.

3각 형상의 수용부(11)가 형성된 본체(10)의 외측에는 3각 형상의 수용부(11)를 밀폐하도록 커버(60)가 볼트-너트에 의해 본체(10)가 결합 설치되는데, 이러한 커버(60)는 도 11(a, b)에 도시된 바와 같이 본체(10)의 형상에 대응되도록 외형이 4각 형상으로 이루어지고, 제1, 2, 3베어링설치홈(12A, 12B, 12C)에 대응되는 위치에는 각각 제1, 2, 3베어링설치홈(61A, 61B, 61C)이 형성되며, 동력전달축(30)이 설치되는 위치에는 관통공(62)이 형성되고, 이 관통공(62)을 통해 동력전달부(31)가 커버(60)의 외측으로 돌출되어 설치된다.A cover 60 is coupled to the main body 10 by a bolt-nut so as to seal the triangular receiving portion 11 on the outside of the main body 10 having the triangular receiving portion 11, The cover 60 has a quadrangular outer shape corresponding to the shape of the main body 10 as shown in Figs. 11A and 11B, and the first, second and third bearing installation grooves 12A, 12B and 12C First and second bearing mounting grooves 61A, 61B and 61C are formed at positions corresponding to the first and second bearing mounting grooves 61 and 62. A through hole 62 is formed at a position where the power transmitting shaft 30 is installed, The power transmitting portion 31 is installed to protrude to the outside of the cover 60 through the opening 62.

이때 관통공(62)의 내주면에는 내부에 O링(O2)이 설치될 수 있도록 O링 설치홈(62A)에 형성되며, 이에 의해 관통공(62)을 통해 작동기체가 누출되는 것이 방지된다.At this time, the inner circumferential surface of the through hole 62 is formed in the O-ring installation groove 62A so that the O-ring O2 can be installed therein, thereby preventing the working gas from leaking through the through-hole 62. [

그리고 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)을 지지하는 12개의 베어링(BR)은 무급유 베어링을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 의해 작동기체가 베어링과 접촉되더라도 오염되지 않으며, 따라서 팽창기 내부가 깨끗한 상태를 그대로 유지하게 된다.
The twelve bearings BR supporting the pair of crankshafts 20 and the power transmission shaft 30 are preferably made of non-lubricated bearings so that they do not become contaminated even when the working gas contacts the bearings, The interior remains clean.

이상 설명한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 동력발생용 스크롤 팽창기에는 도 12에 도시된 바와 같이 커버(60)를 관통하여 돌출되는 동력전달부(31)에 발전기(70)가 설치되며, 이에 의해 급기공(11A)을 통해 본체(10)의 수용부(11)의 내부로 작동기체가 유입되면, 도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이 작동기체의 팽창 압력에 의해 고정스크롤(40)과 회전스크롤(50) 사이에 형성되는 초승달 형상의 용적이 변화하면서 회전스크롤(50)이 편심 운동하면서 한 쌍의 크랭크축(20)과 함께 동력전달축(30)이 일체로서 회전 동작되고, 이에 의해 발전기(70)가 구동되며, 회전스크롤(50)을 빠져나온 작동기체는 수용부(11)의 하부에 마련된 배기공(11B)을 통해 외부로 배출된다.12, the generator 70 is installed in the power transmitting portion 31 protruding through the cover 60, as shown in Fig. 12, When the working gas flows into the receiving portion 11 of the main body 10 through the pores 11A, as shown in Figs. 14 to 17, by the inflation pressure of the working gas, The crankshaft 20 rotates integrally with the power transmitting shaft 30 while the rotary scroll 50 eccentrically moves while the volume of the crescent moon formed between the crankshaft 50 and the crankshaft 50 changes, And the working gas exiting the rotary scroll 50 is discharged to the outside through the exhaust hole 11B provided in the lower portion of the receiving portion 11. [

위에서는 한 쌍의 크랭크축(20)의 양단부는 각각 본체(10)와 커버(60)의 내부에 위치하는 것으로 하여 설명하였으나, 이와 달리 도 13에 도시된 바와 같이 한 쌍의 크랭크축(20) 중에서 선택된 어느 하나의 크랭크축(20)을 동력전달축(30)의 동력전달부(31)와 같이 본체(10) 또는 커버(60)의 외측으로 돌출되도록 설치한 다음, 이 돌출된 크랭크축(20)에 응축수 회수펌프(80)를 설치하여 작동기체의 팽창 과정에서 생성된 응축수를 팽창기로부터 쉽게 회수할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
13, the pair of crankshafts 20 are disposed at both ends of the body 10 and the cover 60, respectively. However, as shown in FIG. 13, The crankshaft 20 is installed so as to protrude to the outside of the main body 10 or the cover 60 like the power transmission portion 31 of the power transmission shaft 30, 20 is provided with a condensate recovery pump 80 so that the condensed water generated during the expansion of the working gas can be easily recovered from the expander.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 한 쌍의 크랭크축과 동력전달축이 일체화된 구조를 이루면서 이들이 회전스크롤과 함께 회전 동작되기 때문에 작동유체의 압력에 의해 회전스크롤의 자전 운동이 효과적으로 방지되고, 또한 고정스크롤이 본체와 커버 사이에 삽입 설치되면서 측면 플레이트가 없는 구조이기 때문에 작동기체의 축 방향으로의 압력이 경감되며, 따라서 팽창기의 작동효율이 향상되는 동시에 구조가 간단해진다.
As described above, according to the present invention, since the pair of crankshafts and the power transmission shaft are integrally formed and rotated together with the rotary scroll, the rotation of the rotary scroll is effectively prevented by the pressure of the working fluid, Since the side plate is inserted between the main body and the cover, the pressure in the axial direction of the working gas is reduced, and thus the working efficiency of the inflator is improved and the structure is simplified.

10: 본체 11: 수용부
11A: 급기공 11B: 배기공
12A: 제1베어링설치홈 12B: 제2베어링설치홈
12C: 제3베어링설치홈 13: O링 설치홈
20: 크랭크축 20A: 주축부
20B: 보조축부 21: 축고정부
22: 축결합부 23: 축고정부
24: 삽입공 30: 동력전달축
30A: 주축부 30B: 보조축부
31: 동력전달부 32: 축결합부
33: 축고정부 34: 삽입공
40: 고정스크롤 50: 회전스크롤
51: 관통공 52: 베어링삽입홈
60: 커버 61A: 제1베어링설치홈
61B: 제2베어링설치홈 61C: 제3베어링설치홈
62: 관통공 62A: O링 설치홈
70: 발전기 80: 응축수 회수펌프
BR: 베어링 O1, O2: O링10: main body 11: accommodating portion
11A: feed hole 11B: exhaust hole
12A: first bearing installation groove 12B: second bearing installation groove
12C: Third bearing installation groove 13: O-ring installation groove
20: crankshaft 20A: main shaft portion
20B: auxiliary shaft portion 21: shrinking portion
22: shaft coupling portion 23: shrinking portion
24: Insertion hole 30: Power transmission shaft
30A: main shaft portion 30B: auxiliary shaft portion
31: Power transmission unit 32:
33: shrinking portion 34: insertion hole
40: fixed scroll 50: rotary scroll
51: through hole 52: bearing insertion groove
60: cover 61A: first bearing mounting groove
61B: second bearing mounting groove 61C: third bearing mounting groove
62: Through hole 62A: O-ring installation groove
70: Generator 80: Condensate recovery pump
BR: Bearing O1, O2: O-ring

Claims (6)

작동유체가 공급 및 배출되는 급, 배기공(11A, 11B)과, 제1, 2, 3베어링설치홈(12A, 12B, 12C)이 각각 형성된 수용부(11)가 구비되는 플레이트 형상의 본체(10)와;
상기 본체(10)의 수용부(11)의 개방된 측면을 커버하는 커버(60)와;
상기 제1, 2베어링설치홈(12A, 12B)에 각각 설치되면서 상기 본체(10)와 상기 커버(60) 사이에 설치되는 한 쌍의 크랭크축(20)과;
상기 제3베어링설치홈(12C)에 설치되면서 상기 커버(60) 외측으로 돌출되는 동력전달축(30)과;
상기 본체(10)와 상기 커버(60) 사이에 형성된 수용부(11)에 고정 설치되는 나선 형상의 고정스크롤(40) 및;
외측에 상기 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)이 관통 설치되고, 상기 수용부(11)에 수용된 상기 고정스크롤(40) 사이에 설치되면서 나선 형상의 스크롤을 구비한 회전스크롤(50)로 이루어지며 ,
상기 수용부(11)와 상기 회전스크롤(50)은 각각 3각 형상을 가지고,
상기 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)은 각각 상기 3각 형상의 회전스크롤(50)의 모서리 부분에 관통 설치되며,
상기 나선 형상의 회전스크롤(50)의 스크롤은 상기 회전스크롤(50)의 동력전달축(30)이 설치된 모서리 부분과 일체로 연결되고,
상기 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)은 각각 주축부(20A, 30A)와 보조축부(20B, 30B)로 이루어지며, 상기 주축부(20A, 30A)의 일단에는 축 중심과 편심되도록 축결합부(22, 32)가 돌출 형성되고, 상기 보조축부(20B, 30B)에는 상기 축결합부(22, 32)가 삽입되어 결합되는 삽입공(24, 34)이 형성되며,
상기 삽입공(24, 34)은 반원 형상으로 형성되고, 상기 축결합부(22, 32)는 상기 삽입공(24, 33)에 대응되는 형상으로 돌출 형성되어 상기 축결합부(22, 32)가 상기 삽입공(24, 33)에 삽입되어 일체로 회전 동작되는 것을 특징으로 하는 동력발생용 스크롤 팽창기.
(11A, 11B) in which a working fluid is supplied and discharged, and a receiving portion (11) formed with first, second and third bearing mounting grooves (12A, 12B, 12C) 10);
A cover (60) covering the opened side surface of the receiving portion (11) of the main body (10);
A pair of crankshafts 20 installed between the main body 10 and the cover 60 respectively installed in the first and second bearing mounting grooves 12A and 12B;
A power transmission shaft 30 installed in the third bearing installation groove 12C and protruding outside the cover 60;
A spiral fixed scroll (40) fixedly installed in a receiving portion (11) formed between the main body (10) and the cover (60);
And a pair of crankshafts (20) and a power transmitting shaft (30) penetrating the outside of the crankshaft (10) and disposed between the fixed scroll (40) accommodated in the accommodating portion (11) It consists of 50,
The receiving portion 11 and the rotary scroll 50 each have a triangular shape,
The pair of crankshafts 20 and the power transmission shaft 30 penetrate through the corner portions of the triangular rotary scroll 50,
The scroll of the spiral-shaped rotary scroll (50) is integrally connected with the corner portion of the rotary scroll (50) where the power transmission shaft (30) is installed,
The pair of crankshaft 20 and power transmission shaft 30 are composed of main shaft portions 20A and 30A and auxiliary shaft portions 20B and 30B respectively and one end of the main shaft portions 20A and 30A is provided with a shaft center And the auxiliary shaft portions 20B and 30B are formed with insertion holes 24 and 34 into which the shaft coupling portions 22 and 32 are inserted and coupled,
The insertion holes 24 and 34 are formed in a semicircular shape and the shaft coupling portions 22 and 32 are protruded in a shape corresponding to the insertion holes 24 and 33, Is inserted into the insertion holes (24, 33) so as to be integrally rotated.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)은 각각 상기 회전스크롤(50)에 형성되며 내부 양단에 베어링(BR)이 설치된 관통공(51)을 관통하여 설치되고,
상기 한 쌍의 크랭크축(20)과 동력전달축(30)은 각각 상기 관통공(51)과 동일한 양만큼 편심되면서 상기 제1, 2, 3베어링설치홈(12A, 12B, 12C)에 의해 지지됨으로써 상기 회전스크롤(50)과 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 동력발생용 스크롤 팽창기.
The method according to claim 1,
The pair of crankshafts 20 and the power transmission shaft 30 are formed in the rotary scroll 50 and penetrate through holes 51 provided with bearings BR at both ends thereof,
The pair of crankshafts 20 and the power transmission shaft 30 are eccentric by the same amount as the through holes 51 and are supported by the first, second and third bearing installation grooves 12A, 12B, And is rotated together with the rotary scroll (50).
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 크랭크축(20) 중 어느 하나의 크랭크축(20)의 일단은 상기 본체(10) 또는 커버(60)의 외측으로 돌출되도록 설치되고, 상기 돌출된 크랭크축(20)에는 응축수 회수펌프(80)가 설치되는 것을 특징으로 하는 동력발생용 스크롤 팽창기.The method according to claim 1,
One end of the crankshaft 20 of one of the pair of crankshafts 20 is installed so as to protrude to the outside of the main body 10 or the cover 60 and the projected crankshaft 20 is provided with a condensed water recovery And a pump (80) is installed in the scroll inflator.
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WO2017048110A1 (en) * 2015-09-18 2017-03-23 윤진목 Scroll fluid machine having orbiting scroll rolling support member

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