KR20050062222A - Gear type compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉동시스템의 성능계수를 향상 시킬 수 있는 기어타입의 압축기에 관한 것으로서, 특히 압축부에서의 냉매의 역류를 방지할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a gear-type compressor that can improve the performance coefficient of the refrigeration system, in particular to prevent the back flow of the refrigerant in the compression section.
이를 위해, 본 발명은 구동부와; 상기 구동부의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 일측에 연결된 압축부 부흡입파이프(sub compression suction pipe)로 유입하고, 유입된 냉매를 압축하여 압축된 냉매를 응축기쪽으로 보내는 기어타입 압축부:를 포함하여 구성되며; 상기 압축부 부흡입파이프에는 냉매가 순환되는 방향과 반대방향으로 유동시 냉매의 유동을 차단하는 역류방지용 밸브가 구비됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기를 제공한다.To this end, the present invention and the drive unit; Gear type compression unit for receiving the driving force of the drive unit receives the refrigerant introduced from the evaporator into a sub compression suction pipe connected to one side, and compresses the introduced refrigerant to send the compressed refrigerant to the condenser: Including; The compression unit negative suction pipe provides a gear type compressor, characterized in that the reverse flow prevention valve for blocking the flow of the refrigerant when the flow in the direction opposite to the direction in which the refrigerant is circulated.
Description
본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기어타입의 압축기에 있어서 압축부의 냉매 역류를 방지할 수 있는 기어타입 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor, and more particularly, to a gear type compressor capable of preventing a refrigerant backflow of the compression section in 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 가전제품에서부터 플랜트 산업에까지 널리 사용된다.In general, a compressor is a machine that increases the pressure of a working fluid by receiving power from a power generator such as an electric motor or a turbine and applying compression work to air, a refrigerant, or other special gas. It is widely used in general household appliances such as the field to the 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 compressors are classified into positive displacement compressors and dynamic compressors or turbo compressors according to the compression method.
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, a widely used industrial compressor is a volumetric compressor, which has a compression method of increasing pressure through volume reduction. The volumetric compressor is further classified into a reciprocating compressor and a rotary compressor.
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 the working fluid by a piston reciprocating linearly inside the cylinder, and has a merit of obtaining a high compression efficiency with a relatively simple mechanical element. On the other hand, the size and weight of the machine is increased, the reciprocating compressor has a limitation in the rotational speed due to the inertia of the piston, there is a disadvantage that significant 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 revolving with the eccentricity inside the cylinder, and can obtain a high compression efficiency at a low speed compared to 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 rotational speed, the rotary compressor needs to discharge extra air or throttle the intake air, and to provide a stabilizer in order to increase the discharge pressure caused by the extra 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.In addition, if the gap between the parts is not very uniform, compressed gas may leak and may not be able to exert its performance. Thus, highly precise machining is required. In addition, the bearing load is easily damaged due to the acting load due to the rapid 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, respectively.
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, when the purpose of extracting heat to the cold reservoir by applying work (working) is called a refrigeration cycle (refrigeration cycle), the system forming the refrigeration cycle is a refrigeration cycle It is called a system and it is mainly used in refrigerators and air conditioners.
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.In addition, referring to FIG. 1, the refrigerating system extracts heat from a compressor 30 that compresses the refrigerant at a high temperature and high pressure, and extracts heat from the refrigerant compressed by the compressor 30 to the outside to make the refrigerant into a liquid state. A condenser 50, an expansion valve 40 for adiabatic expansion of the refrigerant flowing from the condenser 50, and a pressure drop, and the refrigerant passing through the expansion valve 40 to a low pressure gas while absorbing external heat. Consisting of an evaporator 60.
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).For reference, FIG. 2 is a graph showing the pH diagram of the refrigeration system of FIG. 1, which receives the work (Wc) from the outside to compress the refrigerant in the compressor 30 (1 → 4), and compresses in the compressor 30. The refrigerant is released through the condenser 50 to the heat of the refrigerant to the outside (2 → 3).
그리고, 상기 응축기(50)를 통과한 냉매는 팽창장치(20)를 통과하면서 단열팽창하게 되고(3→4), 상기 팽창장치를 통과한 냉매는 증발기(60)를 통과하면서 외부의 열을 냉매로 흡수하게 되며(4→1), 상기 증발기(60)를 통과한 냉매는 다시 압축기(30)로 흘러들게 된다.The refrigerant passing through the condenser 50 is adiabaticly expanded while passing through the expansion device 20 (3 → 4), and the refrigerant passing through the expansion device receives external heat while passing through the evaporator 60. (4 → 1), the refrigerant passing through the evaporator 60 flows back into the compressor (30).
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 amount of heat Q H absorbed by the low temperature section, that is, the evaporator 60.
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 configure an efficient compressor with an appropriate refrigerant selection.
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 refrigerants such as CO2 is very important as the problem of freon gas, which is a refrigerant, destroys the ozone layer.In this case, even when using an alternative refrigerant, there is no fear of leakage during compression, and mechanical reliability is secured. A compressor is needed.
본 발명의 상기와 같은 필요성들을 인식하여 안출된 것으로서, 기존의 압축기 구조와는 다른 냉동시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 압축기를 제공하며, 이를 달성함에 있어 압축부에서 냉매의 역류가 방지되도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described necessities, and provides a compressor having a new structure that can improve the performance coefficient of a refrigeration system different from the existing compressor structure. The purpose is to be prevented.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구동부와; 상기 구동부의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 일측에 연결된 압축부 부흡입파이프(sub compression suction pipe)로 유입하고, 유입된 냉매를 압축하여 압축된 냉매를 응축기쪽으로 보내는 기어타입 압축부:를 포함하여 구성되며; 상기 압축부 부흡입파이프에는 냉매가 순환되는 방향과 반대방향으로 유동시 냉매의 유동을 차단하는 역류방지용 밸브가 구비됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention and the drive unit; Gear type compression unit for receiving the driving force of the drive unit receives the refrigerant introduced from the evaporator into a sub compression suction pipe connected to one side, and compresses the introduced refrigerant to send the compressed refrigerant to the condenser: Including; The compression unit negative suction pipe provides a gear type compressor, characterized in that the reverse flow prevention valve for blocking the flow of the refrigerant when the flow in the direction opposite to the direction in which the refrigerant is circulated.
여기서, 상기 역류방지용 밸브는, 냉매가 지나가는 유동공이 형성된 밸브플레이트와; 상기 밸브플레이트와 연접하여 설치되어, 상기 냉매가 순환되는 방향인 정방향으로 유동시 상기 유동공을 개방시키고, 그 반대방향으로 유동시 상기 유동공을 폐쇄시키는 밸브개폐부재로 이루어짐을 특징으로 한다.Here, the non-return valve may include a valve plate having a flow hole through which the refrigerant passes; It is installed in contact with the valve plate, it characterized in that it consists of a valve opening and closing member for opening the flow hole when flowing in the forward direction, the direction in which the refrigerant is circulated, and closing the flow hole when flowing in the opposite direction.
그리고, 상기 밸브개폐부재는, 원판형상으로 중앙에 회동부가 힌지방식으로 회동 가능하게 구비되며, 상기 냉매가 정방향으로 흐를때는 상기 회동부가 냉매의 미는 힘에 의하여 냉매가 흐르는 정방향으로 회동되어 상기 밸브플레이트의 유동공을 개방시키고, 상기 냉매가 역방향으로 흐를때는 상기 회동부가 냉매의 역방향 압력에 의하여 냉매가 흐르는 역방향으로 회동되어 상기 밸브플레이트의 유동공을 폐쇄시켜 냉매의 역류를 차단시키게 됨을 특징으로 한다.In addition, the valve opening and closing member, the rotational portion in the center in the form of a disc rotatably provided in a hinged manner, when the refrigerant flows in the forward direction is rotated in the positive direction in which the refrigerant flows by the pushing force of the refrigerant in the valve plate When opening the flow hole of the refrigerant flows in the reverse direction, the rotating part is rotated in the reverse direction in which the refrigerant flows by the reverse pressure of the refrigerant to close the flow hole of the valve plate is characterized in that the flow of the refrigerant is blocked.
그리고, 상기 구동부는, 스테이터 및 그 중심부에 설치되어 스테이터에 전원 인가시 회전하게 되는 로터로 이루어진 모터임을 특징으로 한다.The drive unit may be a motor including a stator and a rotor installed at a central portion thereof to rotate when the power is applied to the stator.
그리고, 상기 기어타입 압축부는, 상기 모터의 하부측에 고정되며, 상기 역류방지용 밸브가 구비된 압축부 부흡입파이프가 일측에 연결되는 메인베어링과; 상기 메인베어링 하부에 연접하게 설치되는 환형의 압축실린더와; 상기 압축실린더 내측공간에 회전가능하게 위치하는 외부기어와; 상기 구동부의 구동력을 전달받아 외부기어와 맞물려 돌면서 냉매를 압축하도록 상기 외부기어 내측에 설치되는 내부기어와; 상기 압축실린더 하부에 연접하게 설치되는 압축플레이트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.And, the gear-type compression unit, the main bearing is fixed to the lower side of the motor, the compression unit sub-suction pipe with the backflow prevention valve is connected to one side; An annular compression cylinder connected to the lower part of the main bearing; An external gear rotatably positioned 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 by receiving the driving force of the driving unit; Characterized in that it comprises a compression plate that is connected to the lower portion of the compression cylinder.
그리고, 상기 외부기어는 모터의 회전축에 결합되어 회전하는 내부기어의 티스 수보다 많은 티스홈을 갖도록 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the external gear is characterized in that it is formed to have more teeth grooves than the number of teeth of the inner gear is coupled to the rotating shaft of the motor.
그리고, 상기 메인베어링에는 상기 압축부 부흡입파이프와 연통되어 냉매를 외부기어 내측공간으로 보내도록 흡입포트가 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the main bearing is characterized in that the suction port is formed in communication with the compression suction portion suction pipe to send the refrigerant to the outer gear inner space.
그리고, 상기 압축플레이트에는 압축된 냉매가 토출되는 유로를 형성하는 토출포트가 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the compression plate is characterized in that the discharge port for forming a flow path for the discharged compressed refrigerant is formed.
그리고, 상기 압축플레이트의 일측에는 상기 토출포트와 연통되어 압축된 냉매를 응축기쪽으로 보내는 압축부 토출파이프(compression discharge pipe)가 설치됨을 특징으로 한다.And, one side of the compression plate is characterized in that the compression portion discharge pipe (compression discharge pipe) is connected to the discharge port for sending the compressed refrigerant to the condenser.
또한, 상기 구동부와 기어타입 압축부를 모두 감싸는 케이싱이 구비됨을 특징으로 한다.In addition, the casing surrounding both the drive unit and the gear-type compression unit is characterized in that it is provided.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS. 3 to 6.
도 3은 본 발명에 따른 기어타입 압축기의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 4a는 도 3의 역류방지용 밸브를 구성하는 밸브플레이트를 나타낸 평면도 및 단면도이며, 도 4b는 도 3의 역류방지용 밸브를 구성하는 밸브작동부를 나타낸 평면도 및 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the configuration of the gear type compressor according to the present invention, Figure 4a is a plan view and a cross-sectional view showing a valve plate constituting the check valve of Figure 3, Figure 4b is a constituting the check valve of Figure 3 A plan view and a cross-sectional view showing the valve operating portion.
그리고, 도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도로서, 기어타입 압축부의 내부기어 및 외부기어의 기하학적 형상을 보여주는 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. 3, and is a cross-sectional view showing the geometry of the inner gear and the outer gear of the gear type compression unit.
한편, 도 6은 본 발명의 기어타입 압축기가 적용된 냉동시스템의 구성을 보여주는 구성도이다.On the other hand, Figure 6 is a block diagram showing the 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, 상기 구동부(2)의 구동력을 전달받아 증발기(6)로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부(3)를 포함하여 구성된다.In the gear-type compressor of the present invention, the casing 1 having a predetermined space therein, the driving part 2 installed inside the casing 1, and the driving force of the driving part 2 are received and the evaporator 6 is received. It comprises a gear type compression unit (3) for compressing the refrigerant introduced from the.
여기서, 상기 케이싱(1) 상부 일측에는 상기 케이싱(1) 내부로의 냉매 유입을 위한 흡입파이프(100)(suction pipe)가 설치된다.Here, a suction pipe 100 (suction pipe) for introducing a refrigerant into the casing 1 is installed at one upper side of the casing 1.
그리고, 상기 케이싱(1) 하부에는 압축기 설치를 위한 베이스 플레이트(120)가 구비된다.In addition, a base plate 120 for installing a compressor is provided below the casing 1.
한편, 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 이루어진 모터이다.On the other hand, the drive unit 2, the stator 200 mounted on the inner wall of the casing (1) and the rotor 210 which is rotated when the power is applied to the stator 200 through the power terminal 110 is installed in the center portion thereof. Motor.
그리고, 상기 기어타입 압축부(3)(즉, 압축부)는, 상기 케이싱(1)의 모터 하부측에 고정되며 케이싱(1) 내부로 유입되는 냉매를 내부로 유입하기 위한 압축부 부흡입파이프(350)(sub compression suction pipe)가 일측에 연결된 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, 상기 압축실린더(310) 하부에 연접하게 설치되는 압축플레이트(340)를 포함하여 이루어진다.In addition, the gear type compression unit 3 (that is, the compression unit) is fixed to the lower side of the motor of the casing 1 and the compression unit negative suction pipe for introducing the refrigerant flowing into the casing 1 into the inside (350) (sub compression suction pipe) is connected to one side of the main bearing 300, the annular compression cylinder 310 is installed in contact with the lower portion of the main bearing 300, and in the inner space of the compression cylinder (310) An external gear 320 rotatably positioned, an internal gear 330 installed inside the external gear 320 to compress the refrigerant while being engaged with the external gear 320 by receiving the driving force of the motor, and the compression It comprises a compression plate 340 is installed to be connected to the lower cylinder 310.
여기서, 상기 메인베어링(300)에는 상기 압축부 부흡입파이프(350)와 연통되어 냉매를 외부기어 내측공간으로 보내도록 흡입포트(300a)가 형성된다.Here, a suction port 300a is formed in the main bearing 300 so as to communicate with the compression part suction pipe 350 to send the refrigerant to the inner space of the external gear.
또한, 상기 압축플레이트(340)에는 압축된 냉매가 토출되는 토출유로를 형성하는 토출포트(340a)가 형성됨과 동시에, 상기 토출포트(340a)와 연통되어 압축된 냉매를 응축기쪽으로 보내는 압축부 토출파이프(360)(compression discharge pipe)가 설치된다.In addition, the compression plate 340 is formed with a discharge port 340a for forming a discharge passage through which the compressed refrigerant is discharged, and at the same time, the compression unit discharge pipe communicating with the discharge port 340a to send the compressed refrigerant to the condenser. 360, a compression discharge pipe is installed.
또한, 상기 압축부 부흡입파이프(350)는 케이싱(1) 내부에 채워진 오일(oil)의 액면(液面) 위로 노출되게 설치된다.In addition, the compression unit suction pipe 350 is installed to be exposed on the liquid level of the oil (oil) filled in the casing (1).
즉, 기어타입 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 of the upper and lower parts of the gear type compression unit 3 is not separately filled, but the length of the gear cylinder compression unit 3 is perpendicular to the outer circumferential surface of the compression cylinder 310, the main bearing 300, and the compression plate 340. It is possible to communicate with each other through the groove (3g) which is cut out to have.
한편, 상기 메인베어링(300)에 연결된 압축부 부흡입파이프(350)에는 냉매가 순환되는 방향과 반대방향으로 유동하여 역류할시 이를 차단하는 역류방지용 밸브(400)가 설치된다.On the other hand, the compression unit negative suction pipe 350 connected to the main bearing 300 is provided with a non-return valve 400 for blocking the reverse flow flow in the direction opposite to the direction in which the refrigerant is circulated.
여기서, 상기 역류방지용 밸브(400)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 냉매가 지나가는 유동공(410a)이 형성된 밸브플레이트(410)와, 상기 밸브플레이트(410)의 하부에 연접하여 설치되어, 상기 냉매가 순환되는 방향인 정방향으로 유동시 상기 유동공(410a)을 개방시키고, 그 반대방향으로 유동시 상기 유동공(410a)을 폐쇄시키는 밸브개폐부재(420)을 포함하여 이루어진다.Here, the non-return valve 400 is installed in contact with the valve plate 410 and the lower portion of the valve plate 410 formed with a flow hole 410a through which the refrigerant passes, as shown in FIGS. 4A and 4B. It includes a valve opening and closing member 420 to open the flow hole (410a) when flowing in the forward direction, the direction in which the refrigerant is circulated, and close the flow hole (410a) when flowing in the opposite direction.
이 때, 상기 밸브개폐부재(420)는 상기 밸브플레이트(410)와 동일한 원판형상으로 중앙에 회동부(420a)가 힌지방식으로 회동 가능하게 형성되어, 냉매가 정방향으로 흐를때는 상기 회동부(420a)가 냉매의 미는 힘에 의하여 냉매가 흐르는 정방향으로 회동되어 상기 밸브플레이트(410)의 유동공(410a)을 개방시키고, 냉매가 역방향으로 흐를때는 상기 회동부(420a)가 냉매의 역방향 압력에 의하여 냉매가 흐르는 역방향으로 회동되어 상기 밸브플레이트(420)의 유동공(410a)을 폐쇄시켜 냉매의 역류를 차단하도록 구성된다.At this time, the valve opening and closing member 420 is formed in the same disk shape as the valve plate 410 so that the rotating part 420a is pivotally formed in the center in a hinged manner, when the refrigerant flows in the forward direction, the rotating part 420a ) Rotates in the forward direction in which the refrigerant flows by the pushing force of the refrigerant to open the flow hole 410a of the valve plate 410, and when the refrigerant flows in the reverse direction, the rotating part 420a is caused by the reverse pressure of the refrigerant. The refrigerant is rotated in a reverse direction to flow to close the flow hole 410a of the valve plate 420 is configured to block the back flow of the refrigerant.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 압축기 작용을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the compressor of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 to 6.
먼저, 도 3 및 도 5를 참조하면, 구동부(2)의 작동에 따라서 기어타입 압축부(3)에서 냉매의 압축이 이루어지게 되고, 이어 기어타입 압축부(3)에서 압축된 냉매는 유로를 따라서 응축기(4)로 유입되며, 상기 응축기(4)를 통과하면서 열을 외부로 방출하게 된다.First, referring to FIGS. 3 and 5, the refrigerant is compressed in the gear type compression unit 3 according to the operation of the driving unit 2, and the refrigerant compressed in the gear type compression unit 3 then passes through the flow path. Therefore, it is introduced into the condenser 4, the heat is discharged to the outside while passing through the condenser (4).
그리고, 상기 응축기(4)를 통과한 냉매는 유로를 통하여 본 발명 압축기의 팽창밸브(5)로 유입되고, 상기 팽창밸브(5)로 유입된 냉매는 팽창밸브(5)를 지나는 과정에서 팽창하게 된다.The refrigerant passing through the condenser 4 flows into the expansion valve 5 of the compressor of the present invention through a flow path, and the refrigerant introduced into the expansion valve 5 expands in the process of passing through the expansion valve 5. do.
이어, 상기 팽창밸브(5)를 통과한 냉매는 증발기(6)로 유입되며, 냉매는 상기 증발기(6)를 통과하면서 외부로부터 열을 흡수하게 된다.Subsequently, the refrigerant passing through the expansion valve 5 flows into the evaporator 6, and the refrigerant absorbs heat from the outside while passing through the evaporator 6.
그리고, 상기 증발기(6)를 통과한 냉매는 다시 기어타입 압축부(3)로 흘러들게 되며, 이러한 일련의 흐름이 반복되어 냉동사이클을 이루게 된다.Then, the refrigerant passing through the evaporator 6 flows back into the gear type compression unit 3, and this series of flows is repeated to form a refrigeration cycle.
상기와 같이 냉동사이클을 이루는 과정중 본 발명 압축기에 의해 수행되는 압축 및 팽창 작용을 도 3과 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The compression and expansion operations performed by the compressor of the present invention during the process of forming the refrigeration cycle as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 6.
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, when power is applied to a motor mounted on the inner wall of the casing 1 and the rotor 210 rotates by electromagnetic interaction with the stator 200, the suction pipe 100 installed at the upper end of the casing 1 (suction) The refrigerant flows into the casing 1 through the pipe.
그리고, 케이싱(1) 내부로 유입된 냉매는 메인베어링(300)에 연결된 압축부 부흡입파이프(350)(sub compression suction pipe)를 통해 외부기어(320) 내측공간으로 보내진다.In addition, the refrigerant introduced into the casing 1 is sent to the inner space of the external gear 320 through a sub compression suction pipe 350 connected to the main bearing 300.
이 때, 압축부 부흡입파이프(350)를 통과한 냉매는 외부기어(320) 내측공간과 연통된 메인베어링(300)의 흡입포트(300a)를 통해 외부기어(320) 내측공간으로 유입된다.At this time, the refrigerant passing through the compression part suction pipe 350 is introduced into the outer gear 320 inner space through the suction port 300a of the main bearing 300 communicated with the inner space of the outer gear 320.
그리고, 상기 외부기어(320) 내측공간으로 보내진 냉매는 모터 회전축(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(4)로 보내어지게 된다.In addition, the refrigerant sent to the inner space of the external gear 320 is gradually compressed according to the rotation of the inner gear 330 axially coupled to the motor rotating shaft 220, and then passes through the discharge port 340a formed in the compression plate 340. It is discharged through the compression part discharge pipe 360 connected to the discharge port 340a and sent to the condenser 4.
여기서, 상기 기어타입 압축부(3)에서의 토출포트(340a) 면적은 흡입포트(340a) 면적에 비해 작게 형성됨은 물론이다.Here, the area of the discharge port 340a in the gear type compression unit 3 is smaller than that of the suction port 340a.
한편, 응축기(4)에서의 열교환 과정을 거친 냉매는 팽창밸브(5)를 거쳐 팽창된 후, 증발기(6)로 보내어지게 된다.Meanwhile, the refrigerant that has undergone the heat exchange process in the condenser 4 is expanded through the expansion valve 5 and then sent to the evaporator 6.
한편, 상기 기어타입 압축부(3)는 모두 하나의 케이싱(1) 내에 설치됨이 바람직하나, 상기 구동부(2)가 별도로 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.On the other hand, the gear-type compression unit (3) is preferably all installed in one casing (1), the driving unit 2 may be installed separately in the casing (1), of course, the driving unit (2) As an electric motor, an electric motor that generates rotational force by electric energy is usually used, but any device that generates a driving force can be used.
한편, 도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도로서, 기어타입 압축부(3)를 이루는 내부기어(330)와 외부기어(320)의 기하학적 형태를 예시한 것이다.On the other hand, Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line I-I of Figure 3, illustrating the geometry of the inner gear 330 and the outer gear 320 forming the gear type compression section (3).
이 때, 상기 외부기어(320)는 모터의 회전축(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.At this time, the external gear 320 is formed to have more teeth grooves 320a than the number of teeth 330a of the inner gear 330 which is coupled to the rotating shaft 220 of the motor and rotates. The center of rotation and the center of rotation of the external gear 320 is installed eccentrically.
통상적으로 내부기어(330)의 티스(330a) 수는 외부기어(320)의 티스홈(320a) 개수보다 작고, 티스(330a)의 형상은 사이클로이드 곡선을 이루는 것이 바람직하다.Typically, the number of teeth 330a of the inner gear 330 is smaller than the number of teeth grooves 320a of the outer gear 320, and the shape of the teeth 330a preferably forms a cycloid curve.
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.6 is a graph comparing the torque change generated by the compressor of the present invention with the torque generated by the conventional compressor, wherein the vertical axis is a torque ratio obtained by dividing each torque value T by an average value Tm of torques generated during rotation. 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 torque change generated when the refrigerant is compressed by the compressor according to the structure of the present invention is significantly smaller than that of the compression device having another structure.
특히, 본 발명의 기어타입 압축기는 냉매 압축시 내부기어(330)와 함께 외부기어(320)가 회전함에 따라 토크의 균형이 유지됨으로써 진동 및 소음이 작아지게 된다.In particular, in the gear type compressor of the present invention, the torque is maintained as the external gear 320 rotates together with the internal gear 330 during refrigerant compression, thereby reducing vibration and noise.
또한, 본 발명의 기어타입 압축기는 내부기어(330)에 형성된 티스(330a)와 외부기어(320)측의 티스홈(320a)이 다수개 접촉됨으로써, 내부기어(330)에서 외부기어(320)로 전달되는 힘이 어느 한곳에 집중되지 않고 분산되는 효과가 있다.In addition, in the gear type compressor of the present invention, the teeth 330a formed on the inner gear 330 and the teeth grooves 320a on the outer gear 320 side are contacted with each other, such that the outer gear 320 is turned on the inner gear 330. The force transmitted to the beam is dispersed in the place without being concentrated in one place.
또한, 본 발명의 기어타입 압축기는 내부기어(330)에 형성된 티스(330a)와 외부기어(320)측의 티스홈(320a)이 맞물리는 지점에서의 속도차 즉, 상대속도가 작은 이점이 있다.In addition, the gear type compressor of the present invention has the advantage that the speed difference at the point where the teeth 330a formed on the inner gear 330 and the teeth groove 320a on the outer gear 320 side engage with each other is small. .
한편, 본 발명의 기어타입 압축기는 사용되는 냉매를 이산화탄소도 냉매로서 사용이 가능하다.On the other hand, the gear type compressor of the present invention can be used as a refrigerant carbon dioxide refrigerant.
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 has a long service life as a refrigerant, is not toxic and nonflammable. In addition, the price is low, the source is abundant, there is no need to recover, it can be dissolved well with lubricating oil, and the amount of cooling per unit volume is five times higher than that of CFC series R-22. Compression ratio also has the advantage of being smaller.
따라서, 본 발명의 기어타입 압축기 사용시에는 이산화탄소를 냉매로 사용함으로써 상기한 장점을 충분히 활용할 수 있게 된다.Therefore, when using the gear type compressor of the present invention it is possible to fully utilize the above advantages by using carbon dioxide as a refrigerant.
이상에서와 같이, 본 발명은 기어타입의 압축기를 제공함으로써, 냉동시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the present invention can provide a gear-type compressor, it is possible to improve the performance coefficient of the refrigeration system.
한편, 본 발명에 따르면, 압축기에 사용되는 냉매를 이산화탄소등으로 대체할 수 있어 환경친화적인 압축기 구현이 가능해지는 장점이 있다. On the other hand, according to the present invention, it is possible to replace the refrigerant used in the compressor with carbon dioxide, there is an advantage that the environmentally friendly compressor can be implemented.
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 has a long service life as a refrigerant, not only toxic but also nonflammable. In addition, the price is low, the source is abundant, there is no need to recover, it can be dissolved well with lubricating oil, and the amount of cooling per unit volume is five times higher than that of CFC series R-22. Compression ratio also has the advantage of being smaller.
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 has the advantage of reducing the vibration and noise when operating the compressor due to the balance of the force and torque of the internal gear and the external gear.
특히, 본 발명의 기어타입 압축기는 기어타입 압축부로 냉매가 흡입되는 압축부 부흡입파이프에 역류방지용 밸브를 설치함으로써, 압축기의 운전 정지시에 압축부의 토출측 고압냉매가 흡입측 저압냉매쪽으로 역류하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.In particular, in the gear type compressor of the present invention, by installing a non-return valve in the compression unit sub suction pipe where refrigerant is sucked into the gear type compression unit, it is possible for the discharge side high pressure refrigerant of the compression unit to flow back to the suction side low pressure refrigerant when the compressor is stopped. There is an advantage that can be prevented.
도 1은 일반적인 냉동시스템의 구성을 보여주는 개념도1 is a conceptual diagram showing the configuration of a typical refrigeration system
도 2는 도 1의 냉동시스템의 P-h선도를 나타낸 그래프2 is a graph showing a P-h diagram of the refrigeration system of FIG.
도 3은 본 발명에 따른 기어타입 압축기의 구성을 나타낸 단면도3 is a cross-sectional view showing the configuration of a gear type compressor according to the present invention.
도 4a는 도 3의 역류방지용 밸브를 구성하는 밸브플레이트를 나타낸 평면도 및 단면도Figure 4a is a plan view and a cross-sectional view showing the valve plate constituting the check valve of Figure 3
도 4b는 도 3의 역류방지용 밸브를 구성하는 밸브작동부를 나타낸 평면도 및 단면도Figure 4b is a plan view and a cross-sectional view showing the valve operating portion constituting the check valve of Figure 3
도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 단면도로서, 기어타입 압축부의 내부기어 및 외부기어의 기하학적 형상을 보여주는 단면도FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. 3, showing a geometrical shape of the inner gear and the outer gear of the gear type compression unit.
도 6은 본 발명의 기어타입 압축기가 적용된 냉동시스템의 구성을 보여주는 구성도Figure 6 is a block diagram showing the configuration of a refrigeration system to which the gear type compressor of the present invention is applied
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1:케이싱 100:흡입파이프1: Casing 100: suction pipe
110:파워터미널 120:베이스 플레이트110: power terminal 120: base plate
2:구동부 200:스테이터2: drive unit 200: stator
210:로터 220:회전축210: rotor 220: rotating shaft
3:기어타입 압축부 300:메인베어링3: Gear type compression part 300: Main bearing
300a:흡입포트 310:압축실린더300a: suction port 310: compression cylinder
320:외부기어 320a:티스홈320: External gear 320a: Teeth groove
330:내부기어 330a:티스330: Internal gear 330a: Teeth
340:압축플레이트 340a:토출포트340: compression plate 340a: discharge port
350:압축부 부흡입파이프 360:압축부 토출파이프350: compressed part suction pipe 360: compressed part discharge pipe
400:역류방지용 밸브 410:밸브플레이트400: non-return valve 410: valve plate
410a:유동공 420:밸브개폐부410a: Flow hole 420: Valve opening and closing part
420a:회동부 4:응축기420a: rotating part 4: condenser
5:팽창밸브 6:증발기5: Expansion valve 6: Evaporator
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