KR20060032339A - 기어타입 압축기 - Google Patents

기어타입 압축기 Download PDF

Info

Publication number
KR20060032339A
KR20060032339A KR1020040081258A KR20040081258A KR20060032339A KR 20060032339 A KR20060032339 A KR 20060032339A KR 1020040081258 A KR1020040081258 A KR 1020040081258A KR 20040081258 A KR20040081258 A KR 20040081258A KR 20060032339 A KR20060032339 A KR 20060032339A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gear
compression
expansion
refrigerant
type
Prior art date
Application number
KR1020040081258A
Other languages
English (en)
Inventor
배영주
김경호
차강욱
강승민
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020040081258A priority Critical patent/KR20060032339A/ko
Publication of KR20060032339A publication Critical patent/KR20060032339A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/10—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0021—Systems for the equilibration of forces acting on the pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2210/00—Fluid
    • F04C2210/26—Refrigerants with particular properties, e.g. HFC-134a
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/60—Assembly methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/40—Electric motor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

본 발명은 본 발명은 냉동시스템의 성능계수를 향상 시킬 수 있는 기어타입의 압축기에 관한 것으로, 특히 조립시 지그에 의한 외부기어와 내부기어의 표면 손상 및 변형을 방지할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 케이싱과; 상기 케이싱 내부에 설치되는 모터와; 모터의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부와; 상기 압축부에서 배출된 다음 응축기를 거쳐서 재흡입된 냉매를 팽창시키는 기어타입 팽창부;를 포함하여 이루어지되,
상기 기어타입 압축부를 구성하는 외부기어와 내부기어 및 기어타입 팽창부를 구성하는 외부기어와 내부기어의 상·하면에 축방향을 관통하는 지그용 홀이 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기가 제공된다.
압축기, 내부기어, 외부기어, 압축, 팽창

Description

기어타입 압축기{gear type compressor}
도 1은 일반적인 냉동시스템의 구성을 보여주는 개념도
도 2는 도 1의 냉동시스템의 P-h선도를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명에 따른 기어타입 압축기의 구성을 나타낸 단면도
도 4a는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 횡단면도
도 4b는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 횡단면도
도 5a는 압축부의 외부기어 평면도
도 5b는 압축부의 내부기어 평면도
도 6a는 도 5a의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면도
도 6b는 도 5b의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 단면도
도 7은 본 발명의 기어타입 압축기가 적용된 냉동시스템의 구성도
도 8은 본 발명의 압축기에서 발생하는 토크변화를 종래 압축기에서 발생하는 토크와 비교한 그래프
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 외부기어 및 내부기어의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 6a 및 도 6b에 대응하는 단면도
도 10은 본 발명의 외부기어의 다른 실시예를 나타낸 사시도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1:케이싱 100:흡입파이프
110:파워터미널 120:베이스 플레이트
2:모터 200:스테이터
210:로터 220:샤프트
3:압축부 300:메인베어링
300a:흡입포트 310:압축실린더
320:외부기어 320a:티스홈
320g:지그용 홈 320h:지그용 홀
330:내부기어 330g:지그용 홈
330h:지그용 홀 330a:티스
340:압축플레이트 340a:토출포트
350:압축부 부흡입파이프 360:압축부 토출파이프
4:팽창부 400:팽창플레이트
410:팽창실린더 420:외부기어
420g:지그용 홈 420h:지그용 홀
420a:티스홈 430:내부기어
430g:지그용 홈 430h:지그용 홀
430a:티스 440:서브베어링
440a:흡입포트 440b:토출포트
450:팽창부 흡입파이프 460:팽창부 디스차지파이프
5:응축기 6:증발기
본 발명은 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기어타입의 압축기에 관한 것이다.
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.
한편, 이러한 압축기는 압축을 이루는 방식에 따라 용적형 압축기(positive displacement compressor)와 터보형 압축기(dynamic compressor or turbo compressor)로 분류된다.
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.
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.
상기 로터리 압축기는 실린더 내부를 편심된 채로 공전하는 롤러에 의해 작동유체를 압축하는 것으로서, 상기 왕복동식 압축기에 비해 저속으로 높은 압축효율을 얻을 수 있다.
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.
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.
즉, 상기 로터리 압축기와 왕복동식 압축기는 각각 다른 특성 및 장단점을 갖고 있다.
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.
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.
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).
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.
이러한 냉동시스템의 성능계수(COP ; coefficient of performance)는 저온부, 즉 증발기(60)에서 흡수한 열량(QH)에 대한 압축기 일(Wc)로 정의된다.
따라서, 효율적인 냉동시스템을 구성하기 위해서는 적절한 냉매의 선택과 함께 효율적인 압축기를 구성할 필요가 있다.
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.
본 발명의 상기와 같은 필요성들을 인식하여 안출된 것으로서, 기존의 압축기 구조와는 다른 냉동시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 압축기를 제공하며, 특히 조립시 지그에 의한 외부기어와 내부기어의 표면 손상 및 변형을 방지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 일정 공간을 갖는 케이싱과; 상기 케이싱 내부에 설치되는 모터와; 모터의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부와; 상기 압축부에서 배출된 다음 응축기를 거쳐서 재흡입된 냉매를 팽창시키는 기어타입 팽창부;를 포함하여 이루어지되,
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 이루어지고,
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 상기 외부기어 내측에 설치되는 내부기어와; 팽창실린더 하부에 연접하게 설치되는 서브베어 링을 포함하여 이루어지며,
상기 압축부의 외부기어와 내부기어 상·하면 및, 팽창부의 외부기어와 내부기어 상·하면에는 축방향을 관통하는 지그용 홀이 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기가 제공된다.
한편, 상기 압축부 혹은 팽창부의 외부기어 및 내부기어 외표면에는 지그용 홈이 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기가 제공된다.
이 때, 상기 지그용 홈은 외부기어 및 내부기어의 상면 또는 하면에 복수개 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 지그용 홈은 외부기어 및 내부기어의 상면 및 하면에 동시에 복수개 형성될 수 있다.
또한, 상기 지그용 홈은 외부기어의 경우에 있어서는 외주면상에 형성될 수도 있다.
상기에서 모터는 케이싱 외부에 설치될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면 도 3 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 기어타입 압축기의 구성을 나타낸 단면도이고, 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.
그리고, 도 5a는 압축부의 외부기어 평면도이고, 도 5b는 압축부의 내부기어 평면도로서, 팽창부(4)의 외부기어(420) 및 내부기어(430)는 상기 압축부(3)의 외부기어(320) 및 내부기어(330)와 크기는 다르나 동형(同形)이므로 팽창부의 외부기어와 내부기어에 대해서는 도면을 생략한다.
그리고, 도 6a는 도 5a의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 단면도이고, 도 6b는 도 5b의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 단면도이다.
한편, 도 7은 본 발명의 기어타입 압축기가 적용된 냉동시스템의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 압축기에서 발생하는 토크변화를 종래 압축기에서 발생하는 토크와 비교한 그래프이다.
이를 참조하면, 본 발명의 기어타입 압축기는, 내부에 소정의 공간부를 갖는 케이싱(1)과; 상기 케이싱(1) 내부에 설치되는 모터(2)와; 모터(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.
이 때, 상기 모터(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.
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 맞물 려 돌면서 냉매를 압축하도록 상기 외부기어(320) 내측에 설치되는 내부기어(330)와; 압축실린더(310) 하부에 연접하게 설치되는 압축플레이트(340)를 포함하여 이루어진다.
이 때, 상기 케이싱(1) 일측에는 상기 케이싱(1) 내부로의 냉매 유입을 위한 흡입파이프(100)(suction pipe)가 설치된다.
그리고, 상기 케이싱(1) 하부에는 압축기 설치를 위한 베이스 플레이트(120)가 구비된다.
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.
이 때, 상기 압축부 부흡입파이프(350)는 케이싱(1) 내부에 채워진 오일(oil)의 액면(液面) 위로 노출되게 설치된다.
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.
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) 내측공 간에 회전가능하게 위치하는 외부기어(420)와; 상기 모터의 구동력을 전달받아 상기 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.
그리고, 상기 서브베어링(440) 일측에는 응축기(5)를 거친 냉매가 팽창실린더(410) 내측으로 유입되도록 하는 팽창부 흡입파이프(450)(expander suction pipe)가 설치된다.
그리고, 상기 서브베어링(440) 타측에는 팽창된 냉매를 증발기(6)쪽으로 보내는 팽창부 토출파이프(460)(expander discharge pipe)가 설치된다.
또한, 상기 메인베어링(300)에는 흡입포트(300a)가 형성되고, 압축플레이트(340)에는 토출포트(340a)가 형성된다.
그리고, 상기 서브베어링(440)에는 흡입포트(440a) 및 토출포트(440b)가 소정 위치에 각각 형성된다.
한편, 팽창부(4)의 외형 사이즈는 압축부(3)의 외형 사이즈에 비해 작은 사이즈로 형성된다.
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.
이에 따라, 기어타입 압축부(3)를 구성하는 압축플레이트(340)에 대한 압축부 토출파이프(360) 연결작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
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.
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.
하지만, 기어 사이즈의 차이가 압축실린더(310) 및 팽창실린더(410)의 외형 사이즈 차이와 직접적인 관계가 있는 것은 아니다.
한편, 상기 압축부(3)의 외부기어(320)와 내부기어(330) 상·하면 및, 팽창부(4)의 외부기어(420)와 내부기어(430) 상·하면에는 축방향을 관통하는 지그용 홀(320h)(330h)(420h)(430h)이 형성된다.
이 때, 상기 지그용 홀(320h)(330h)(420h)(430h)들은 장방형(長方形)을 이룸이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 압축기 작용을 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3 및 도 7을 참조하면, 모터(2)의 작동에 따라서 기어타입 압축부(3)에서 냉매의 압축이 이루어지게 되고, 이어 압축부(3)에서 압축된 냉매는 유로 를 따라서 응축기(5)로 유입되며, 상기 응축기(5)를 통과하면서 열을 외부로 방출하게 된다.
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.
이어, 상기 팽창부(4)를 통과한 냉매는 증발기(6)로 유입되며, 냉매는 상기 증발기(6)를 통과하면서 외부로부터 열을 흡수하게 된다.
그리고, 상기 증발기(6)를 통과한 냉매는 다시 압축부(3)로 흘러들게 되며, 이러한 일련의 흐름이 반복되어 냉동사이클을 이루게 된다.
상기와 같이 냉동사이클을 이루는 과정중 본 발명 압축기에 의해 수행되는 압축 및 팽창 작용을 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
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.
그리고, 케이싱(1) 내부로 유입된 냉매는 메인베어링(300)에 연결된 압축부 부흡입파이프(350)(sub compression suction pipe)를 통해 외부기어(320) 내측공간으로 보내진다.
이 때, 압축부 부흡입파이프(350)를 통과한 냉매는 외부기어(320) 내측공간과 연통된 메인베어링(300)의 흡입포트(300a)를 통해 외부기어(320) 내측공간으로 유입된다
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.
여기서, 상기 압축부(3)에서의 토출포트(340a) 면적은 흡입포트(300a) 면적에 비해 작게 형성됨은 물론이다.
한편, 응축기(5)에서의 열교환 과정을 거친 냉매는 본 발명 압축기의 기어타입 팽창부(4)로 재유입된다.
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.
여기서, 상기 팽창부(4)에서의 토출포트(440b) 면적은 흡입포트(440a) 면적에 비해 더 크게 형성됨은 물론이다.
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.
또한, 상기 모터(2) 또한 케이싱(1) 외부에 설치될 수도 있음은 물론이며, 구동수단으로서는 통상 전기에너지에 의하여 회전력을 발생시키는 전기모터가 사용되나, 그 이외에 구동력을 발생시키는 장치라면 어느 것이라도 가능하다.
한편, 도 4a는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따른 횡단면도로서, 압축부(3)를 이루는 내부기어(330)와 외부기어(320)의 기하학적 형태를 예시한 것이다.
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.
통상적으로 내부기어(330)의 티스(330a)는 외부기어(320)의 티스홈(320a) 개수보다 작고, 티스(330a)의 형상은 사이클로이드 곡선을 이루는 것이 바람직하다.
그리고, 도 4b는 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 횡단면도로서, 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.
한편, 도 5a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기어타입 압축기는 상기 압축부(3)의 외부기어(320)와 내부기어(330) 상·하면 및, 팽창부(4)의 외부기어(420)와 내부기어(430) 상·하면에는 축방향을 관통하는 지그용 홀(320h)(330h)(420h)(430h)이 각각 형성되어 있어, 외부기어 및 내부기어들의 조립시 기어 표면의 손상 및 변형을 방지할 수 있게 되며, 나아가 냉매 누설등을 방지하게 된다.
예컨대, 내부기어(330)(430)와 모터 샤프트(220)는 압입, 열박음 또는 기타 의 방법으로 조립되고, 상기 내부기어(330)(430)는 모터 샤프트(220)를 제외한 다른 부품(예; 메인베어링, 압축플레이트, 서브베어링, 팽창플레이트 등)과의 접촉면은 상대운동을 하게 된다.
따라서, 조립시 내부기어(330)(430)의 표면에 손상 및 변형이 발생할 경우에는 압축기 작동시 냉매누설과 마찰손실이 발생하게 되므로, 표면에 지그용 홈을 형성하여 조립시 내부기어의 표면손상 및 변형을 방지하게 되는 것이다.
전술한 바 있듯이, 도 5a 내지 도 6b에서는 압축부(3)의 외부기어(320) 및 내부기어(330)의 경우를 도시하고 있고, 팽창부(4)의 경우는 도시하지 않았으나, 치수만 다를 뿐 그 형태는 동형이므로 팽창부의 외부기어(420) 및 내부기어(430)는 도시를 생략한다.
그리고, 외부기어(320)(420)의 상·하면을 관통하도록 형성되는 지그용 홀 (320h)(420h) 역시 조립시에 지그(Jig)에 의한 외부기어의 표면 손상 및 변형을 방지하는 역할을 함은 물론이다.
도 8은 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.
이를 참조하면, 본 발명의 구조에 따른 압축기에 의해 냉매가 압축될 때 발생하는 토크의 변화량은 다른 구조를 가지는 압축장치에 비하여 현저히 작아짐을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 구조에 따른 압축기는 왕복동식 압축기에 비해 토크의 변화량 이 현저히 작음을 알 수 있다.
특히, 본 발명의 기어타입 압축기는 냉매의 압축 및 팽창시 내부기어(330)(430)와 함께 외부기어(320)(420)가 회전함에 따라 토크의 균형이 유지됨으로써 진동 및 소음이 작아지게 된다.
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.
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.
한편, 본 발명의 기어타입 압축기는 사용되는 냉매를 이산화탄소도 냉매로서 사용이 가능하다.
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.
따라서, 본 발명의 기어타입 압축기 사용시에는 이산화탄소를 냉매로 사용함으로써 상기한 장점을 충분히 활용할 수 있게 된다.
한편, 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 외부기어 및 내부기어의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 6a 및 도 6b에 대응하는 단면도이다.
이를 참조하면, 상기 압축부(3) 혹은 팽창부(4)의 외부기어(320)(420) 및 내부기어(330)(430) 외표면에는 지그용 홀(320g)(330g)(420g)(430g)이 형성되는 대신, 지그용 홈(320g)(330g)(420g)(430g)이 형성된 경우로서, 이 지그용 홈(320g)(330g)(420g)(430g)은 전술한 지그용 홀(320h)(330h)(420h)(430h)과 동일한 작용효과를 낼 수 있음을 알 수 있다.
이 때, 상기 지그용 홈(320g)(330g)(420g)(430g)은 외부기어(320)(420) 및 내부기어(330)(430)의 상면 또는 하면에 형성되거나, 상면 및 하면에 동시에 형성될 수 있다. 그리고, 각 경우에 있어서 일정각격 이격되게 복수개 형성될 수 있다.
그리고, 도 10은 본 발명의 외부기어의 다른 실시예를 나타낸 사시도로서, 이 경우는 지그용 홈(320g)이 외주면상에 형성된 경우를 나타낸 것이다.
이 때, 상기 외부기어(320)(420)의 외주면상에 형성되는 지그용 홈(320g)은 조립시 지그의 삽입이 가능하도록 하는 역할 뿐만 아니라, 홈 내부에 오일을 가두어 둠으로써 외부기어(320)(420)의 회전시 각 실린더(310)(410)과의 접촉면 전(全) 표면으로 오일을 이동 확산시켜 접촉면에서의 마찰에 의한 기계적 손실 발생을 막아주는 역할을 겸하게 된다.
즉, 외부기어 외주면상에 형성되는 지그용 홈(320g)은 오일홈(oil groove) 역할을 겸하게 되는 것이다.
이 때, 상기 지그용 홈(320g)은 장방형을 이룸이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않음은 물론이다.
한편, 도 10에서는 압축부(3)의 외부기어(320)만를 예시하고 있지만, 지그용 홈(320g)이 외주면상에 형성되는 본 실시예의 구조는 팽창부(4)의 외부기어(420)에도 적용됨은 물론이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 기어타입의 압축기를 제공함으로써, 냉동시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따르면, 압축기에 사용되는 냉매를 이산화탄소등으로 대체할 수 있어 환경친화적인 압축기 구현이 가능해지는 장점이 있다.
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.
또한, 본 발명의 기어타입 압축기는 내부기어와 외부기어의 토크의 균형으로 인해 압축기 가동시의 진동 및 소음을 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 지그용 홀 또는 홈을 형성하여 외부기어 및 내부기어 조립시 발생하는 기어의 표면 손상 및 변형을 방지할 수 있게 된다.
특히, 외부기어 외주면에 지그용 홈을 형성하는 경우에는 기어의 표면 손상 및 변형 방지 효과 이외에 오일 그루브로서 작용하여 실린더와 외부기어와의 접촉면에서의 마찰에 의한 기계적 손실을 방지하는 효과를 거둘 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 케이싱과; 상기 케이싱 내부에 설치되는 모터와; 모터의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부와; 상기 압축부에서 배출된 다음 응축기를 거쳐서 재흡입된 냉매를 팽창시키는 기어타입 팽창부;를 포함하여 이루어지되,
    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 이루어지고,
    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 상기 외부기어 내측에 설치되는 내부기어와; 팽창실린더 하부에 연접하게 설치되는 서브베어링을 포함하여 이루어지며,
    상기 압축부의 외부기어와 내부기어 상·하면 및, 팽창부의 외부기어와 내부기어 상·하면에는 축방향을 관통하는 지그용 홀이 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축부 혹은 팽창부의 외부기어 및 내부기어 외표면에는 지그용 홈이 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지그용 홈은 외부기어 및 내부기어의 상면 또는 하면에 복수개 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지그용 홈은 외부기어 및 내부기어의 상면 및 하면에 동시에 복수개 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 지그용 홈은 외부기어의 외주면상에 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터는 케이싱 외부에 설치됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기.
  7. 케이싱과; 상기 케이싱 내부에 설치되는 모터와; 모터의 구동력을 전달받아 증발기로부터 유입된 냉매를 압축하는 기어타입 압축부와; 상기 압축부에서 배출된 다음 응축기를 거쳐서 재흡입된 냉매를 팽창시키는 기어타입 팽창부;를 포함하여 이루어지되,
    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 이루어지고,
    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 상기 외부기어 내측에 설치되는 내부기어와; 팽창실린더 하부에 연접하게 설치되는 서브베어링을 포함하여 이루어지며,
    상기 압축부의 외부기어 및 팽창부의 외부기어 외주면 상에는 지그용 홈이 형성되고, 상기 압축부의 내부기어 상·하면 및, 팽창부의 내부기어 상·하면에는 지그용 홀 또는 홈이 형성됨을 특징으로 하는 기어타입 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지그용 홀 또는 지그용 홈은 장방형을 이룸을 특징으로 하는 기어타입 압축기.
KR1020040081258A 2004-10-12 2004-10-12 기어타입 압축기 KR20060032339A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040081258A KR20060032339A (ko) 2004-10-12 2004-10-12 기어타입 압축기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040081258A KR20060032339A (ko) 2004-10-12 2004-10-12 기어타입 압축기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060032339A true KR20060032339A (ko) 2006-04-17

Family

ID=37141743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040081258A KR20060032339A (ko) 2004-10-12 2004-10-12 기어타입 압축기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060032339A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6156697B2 (ja) ２つのシリンダを持ったロータリ圧縮機
AU2005288060B2 (en) Fluid machine
US20080056913A1 (en) Capacity Varying Type Rotary Compressor
JPH1089004A (ja) 容積形流体機械
KR100617188B1 (ko) 기어타입 압축기
KR100556410B1 (ko) 기어타입 압축기
KR100556413B1 (ko) 기어타입 압축기
KR101587174B1 (ko) 로터리 압축기
KR100556409B1 (ko) 기어타입 압축기
KR100556414B1 (ko) 기어타입 압축기
KR100556408B1 (ko) 기어타입 압축기
KR20060032339A (ko) 기어타입 압축기
KR100556411B1 (ko) 기어타입 압축기
KR100556412B1 (ko) 기어타입 압축기
KR100556415B1 (ko) 기어타입 압축기
KR101128791B1 (ko) 기어타입 압축기
KR20060032340A (ko) 기어타입 압축기
KR20060032338A (ko) 기어타입 압축기
KR101510699B1 (ko) 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기
KR20060033185A (ko) 기어타입 압축기
KR101587166B1 (ko) 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기
CN100465446C (zh) 齿轮型压缩机
CN100487248C (zh) 齿轮型压缩机
KR101294670B1 (ko) 압축기 및 이를 적용한 냉동사이클
KR101587168B1 (ko) 로터리 압축기

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination