KR102592234B1 - Centrifugal compressor - Google Patents

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KR102592234B1
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한화파워시스템 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 원심 압축기는, 회전축과, 회전축에 설치되어 유체에 원심력을 제공하는 복수개의 블레이드를 구비하는 임펠러와, 임펠러에서 유출되는 유체를 가이드하는 디퓨저 베인을 포함하며, 블레이드의 유체가 유출되는 측의 팁 엣지(tip edge)와, 디퓨져 베인의 유체가 유출되는 측의 트레일링 엣지(trailing edge) 중 적어도 하나는 톱니(serration) 형상으로 형성된다.A centrifugal compressor according to an aspect of the present invention includes an impeller having a rotating shaft and a plurality of blades installed on the rotating shaft to provide centrifugal force to the fluid, and a diffuser vane that guides the fluid flowing out of the impeller, and the fluid of the blades. At least one of the tip edge on the side from which fluid flows out and the trailing edge on the side where fluid flows out of the diffuser vane is formed in a serration shape.

Description

원심 압축기{Centrifugal compressor}Centrifugal compressor

본 발명의 실시예들은 원심 압축기에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to centrifugal compressors.

일반적으로 원심 압축기는 회전 운동을 하는 임펠러를 이용하여 유체에 원심력을 부여함으로써 유체를 압축하는 장치이다.In general, a centrifugal compressor is a device that compresses fluid by applying centrifugal force to the fluid using an impeller that rotates.

도 1은 종래기술에 의한 원심 압축기의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a centrifugal compressor according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 원심 압축기(100)는 회전축(110)과, 회전축(110)에 설치되어 유체에 회전력을 제공하는 복수개의 블레이드(121)를 구비하는 임펠러(120)와, 임펠러(120)를 수용하는 쉬라우드(131) 및 백 플레이트(132)로 구성되어 회전축(110)을 회전 가능하도록 지지하는 케이싱(130)과, 임펠러(120)에서 유출되는 유체를 가이드하는 디퓨져 베인(140)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional centrifugal compressor 100 includes a rotating shaft 110, an impeller 120 having a plurality of blades 121 installed on the rotating shaft 110 to provide rotating force to the fluid, and an impeller ( A casing 130 consisting of a shroud 131 and a back plate 132 that accommodates 120 to rotatably support the rotating shaft 110, and a diffuser vane 140 that guides the fluid flowing out of the impeller 120. ) includes.

상기 임펠러(120) 중 유체가 유출되는 측은 팁 엣지(Tip edge, TPE_P)로, 상기 디퓨져 베인(140) 중 유체가 유입되는 측은 리딩 엣지(Leading dege, LE_P)로, 상기 디퓨져 베인(140) 중 유체가 유출되는 측은 트레일링 엣지(Trailing edge, TRE_P)로 정의된다.Of the impeller 120, the side through which fluid flows out is the tip edge (TPE_P), and the side of the diffuser vane 140 into which fluid flows is the leading edge (LE_P), among the diffuser vanes 140. The side from which fluid flows is defined as the trailing edge (TRE_P).

상기 구성을 갖는 종래의 원심 압축기(100)에 의하면, 원심 압축기(100)의 작동에 의해 발생하는 소음은 주로 임펠러(120)의 출구 측, 즉 팁 엣지(TPE_P)와, 임펠러(120)의 출구 측과 디퓨져 베인(140)의 입구 측의 사이, 즉 리딩 엣지(LE_P) 및 디퓨져 베인(140)의 출구 측, 즉 트레일링 엣지(TRE_P)에서 발생한다.According to the conventional centrifugal compressor 100 having the above configuration, the noise generated by the operation of the centrifugal compressor 100 is mainly on the outlet side of the impeller 120, that is, the tip edge (TPE_P) and the outlet of the impeller 120. It occurs between the side and the entrance side of the diffuser vane 140, that is, the leading edge (LE_P), and the exit side of the diffuser vane 140, that is, the trailing edge (TRE_P).

상세히, 원심 압축기(100)에서 발생하는 소음은 BPF(Blade passing frequency)와 광대역 소음(Broadband noise)로 이루어진다.In detail, the noise generated from the centrifugal compressor 100 consists of blade passing frequency (BPF) and broadband noise.

BPF 소음이란, 블레이드(121)의 개수와 회전수에 따라 결정되는 특정 주파수와 임펠러(120)의 고유주파수가 일치할 경우, 전체 시스템에 공진(resonance)이 발생하여 주로 임펠러(120)의 팁 엣지(TPE_P)와 디퓨져 베인(140)의 리딩 엣지(LE_P) 사이에서 발생하는 소음을 의미한다.BPF noise means that when the specific frequency determined according to the number and rotation speed of the blades 121 matches the natural frequency of the impeller 120, resonance occurs in the entire system, mainly at the tip edge of the impeller 120. This refers to the noise occurring between (TPE_P) and the leading edge (LE_P) of the diffuser vane (140).

한편, 광대역 소음이란 블레이드(121) 경계층 내의 난류(turbulence)와 블레이드(121)의 후단 측, 즉 팁 엣지(TPE_P)와 트레일링 엣지(TRE_P) 부근에서의 와류 흘림(vorticity scattering) 사이의 상호작용에 의해 발생하는 소음으로, 넓은 주파수대역에 분포한다.On the other hand, broadband noise is the interaction between turbulence in the boundary layer of the blade 121 and vorticity scattering on the rear side of the blade 121, that is, near the tip edge (TPE_P) and the trailing edge (TRE_P). This is the noise generated by and is distributed over a wide frequency band.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수 없다.The above-described background technology is technical information that the inventor possessed for deriving the embodiments of the present invention or acquired during the derivation process, and cannot necessarily be said to be known technology disclosed to the general public before the application for the embodiments of the present invention. .

본 발명의 일 측면에 따르면, 소음을 저감시킬 수 있는 원심 압축기를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.According to one aspect of the present invention, the main object is to provide a centrifugal compressor capable of reducing noise.

본 발명의 일 측면에 따른 원심 압축기는, 회전축과, 회전축에 설치되어 유체에 원심력을 제공하는 복수개의 블레이드를 구비하는 임펠러와, 임펠러에서 유출되는 유체를 가이드하는 디퓨저 베인을 포함하며, 블레이드의 유체가 유출되는 측의 팁 엣지(tip edge)와, 디퓨져 베인의 유체가 유출되는 측의 트레일링 엣지(trailing edge) 중 적어도 하나는 톱니(serration) 형상으로 형성된다.A centrifugal compressor according to an aspect of the present invention includes an impeller having a rotating shaft and a plurality of blades installed on the rotating shaft to provide centrifugal force to the fluid, and a diffuser vane that guides the fluid flowing out of the impeller, and the fluid of the blades. At least one of the tip edge on the side from which fluid flows out and the trailing edge on the side where fluid flows out of the diffuser vane is formed in a serration shape.

여기서, 임펠러를 수용하는 쉬라우드 및 백 플레이트로 구성되어 회전축을 회전 가능하도록 지지하는 케이싱을 더 포함할 수 있다.Here, a casing composed of a shroud and a back plate that accommodates the impeller and rotatably supports the rotating shaft may be further included.

여기서, 디퓨저 베인의 유체가 유입되는 측의 리딩 엣지(leading edge)는 중앙으로 갈수록 내측으로 인입되는 형상으로 형성될 수 있다.Here, the leading edge of the diffuser vane on the side into which the fluid flows may be formed in a shape that is drawn inward toward the center.

여기서, 디퓨저 베인의 리딩 엣지는 V-형상인 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the leading edge of the diffuser vane may be characterized as being V-shaped.

여기서, 디퓨저 베인의 리딩 엣지는 U-형상인 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the leading edge of the diffuser vane may be characterized as being U-shaped.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages in addition to those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.

본 발명의 일 측면에 따른 원심 압축기는 임펠러 및 디퓨져 베인의 형상을 개선함으로써 소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.The centrifugal compressor according to one aspect of the present invention has the effect of reducing noise by improving the shape of the impeller and diffuser vane.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by this effect.

도 1은 종래기술에 의한 원심 압축기의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 원심 압축기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 원심 압축기의 일부 구성요소들을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 나타낸 확대 사시도이다.
도 5는 도 2의 디퓨져 베인의 변형예를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 1의 종래기술에 의한 원심 압축기와 비교하여, 도 4의 P1 부분에서의 주파수별 음압을 비교하는 그래프이다.
도 7은 도 1의 종래기술에 의한 원심 압축기와 비교하여, 도 4의 P2 부분에서의 주파수별 음압을 비교하는 그래프이다.
도 8은 도 1의 종래기술에 의한 원심 압축기와, 도 2의 본 발명의 일 실시예에 관한 원심 압축기의 압축 효율을 비교하는 그래프이다.1 is a schematic cross-sectional view of a centrifugal compressor according to the prior art.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing some components of the centrifugal compressor of FIG. 2 separated.
Figure 4 is an enlarged perspective view of portion A of Figure 3.
Figure 5 is a perspective view showing a modified example of the diffuser vane of Figure 2.
FIG. 6 is a graph comparing the sound pressure at each frequency in the P1 portion of FIG. 4 compared to the centrifugal compressor according to the prior art of FIG. 1.
FIG. 7 is a graph comparing the sound pressure at each frequency in the P2 portion of FIG. 4 compared to the centrifugal compressor according to the prior art of FIG. 1.
FIG. 8 is a graph comparing the compression efficiency of the centrifugal compressor according to the prior art of FIG. 1 and the centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention of FIG. 2.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The present invention will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, the terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used herein, “comprises” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or does not rule out addition. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. Terms are used only to distinguish one component from another.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 원심 압축기의 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2의 원심 압축기의 일부 구성요소들을 분리하여 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 3의 A 부분을 확대하여 나타낸 확대 사시도이고, 도 5는 도 2의 디퓨져 베인의 변형예를 나타낸 사시도이다.Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing some components of the centrifugal compressor of Figure 2 separated, and Figure 4 is an enlarged view of portion A of Figure 3. It is an enlarged perspective view, and Figure 5 is a perspective view showing a modified example of the diffuser vane of Figure 2.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 원심 압축기(200)는 회전축(210)과, 임펠러(220)와, 케이싱(230)과, 디퓨져 베인(240)을 포함한다.2 to 4, the centrifugal compressor 200 includes a rotating shaft 210, an impeller 220, a casing 230, and a diffuser vane 240.

회전축(210)은 모터 및 기어박스와 같은 구동부(미도시)로부터 회전력을 제공받아, 임펠러(220)를 회전시킬 수 있다. 회전축(210)은 메카니컬 씰(미도시) 등에 의해 백 플레이트(232)에 결합될 수 있으며, 이러한 구성을 통해 회전축(210)은 백 플레이트(232)에 대해 회전 가능하면서도 그 결합 부분으로 유체가 외부로 새어나가지 않도록 할 수 있다.The rotation shaft 210 may receive rotational force from a driving unit (not shown) such as a motor or gearbox to rotate the impeller 220. The rotation axis 210 may be coupled to the back plate 232 by a mechanical seal (not shown), etc. Through this configuration, the rotation axis 210 can rotate with respect to the back plate 232 while preventing fluid from flowing into the coupling portion. You can prevent it from leaking out.

임펠러(220)는 케이싱(230)의 내부에 배치되고, 회전축(210)을 중심으로 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 임펠러(220)는 회전축(210)을 중심으로 방사상으로 형성되는 복수개의 블레이드(221)를 구비할 수 있다. 이러한 블레이드(221)들은 임펠러(220)의 회전에 따라 함께 회전하여, 케이싱(230)의 유입구(233)를 따라 유입되는 유체를 방사상으로 강제 이동시킬 수 있다.The impeller 220 may be disposed inside the casing 230 and rotatable about the rotation axis 210. The impeller 220 may include a plurality of blades 221 formed radially around the rotation axis 210. These blades 221 rotate together according to the rotation of the impeller 220, and can force the fluid flowing in along the inlet 233 of the casing 230 to move radially.

상세히, 유체가 유출되는 블레이드(221)의 후단은 팁 엣지(Tip edge, TPE)라고 하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(221)는 톱니(Serration) 형상의 팁 엣지(TPE)을 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성을 통해 얻을 수 있는 효과에 대해서는 도 6 내지 8을 참조하여 상세하게 후술하기로 한다.In detail, the rear end of the blade 221 through which fluid flows is called a tip edge (TPE), and the blade 221 according to an embodiment of the present invention has a serrated tip edge (TPE). It is characterized by The effects that can be achieved through this configuration will be described in detail later with reference to FIGS. 6 to 8.

케이싱(230)은 임펠러(220)를 수용하는 쉬라우드(231) 및 백 플레이트(232)로 구성되어, 회전축(210)을 회전 가능하도록 지지할 수 있다. 상술한 바와 같이, 유입구(233)를 통해 유입된 유체는 임펠러(220)의 고속 회전에 의해 원심 가속되며, 디퓨져 베인(240)을 거쳐 볼류트(234)로 가이드될 수 있다.The casing 230 is composed of a shroud 231 and a back plate 232 that accommodate the impeller 220, and can rotatably support the rotation shaft 210. As described above, the fluid flowing in through the inlet 233 is centrifugally accelerated by the high-speed rotation of the impeller 220 and may be guided to the volute 234 through the diffuser vane 240.

상세히, 볼류트(234)는 스파이럴(spiral) 형태의 빈 공간으로써, 원주 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는다. 따라서, 볼류트(234)의 내부에서 유동하는 유체는 점차적으로 넓어지는 단면을 통과함에 따라, 유체의 동압(dynamic pressure)이 정압(static pressure)으로 변화하는 과정을 거친다. 이러한 과정을 거치면서, 원심 압축기(200)의 압력 상승 효과가 증대되며, 이렇게 유동하는 유체가 모여 원심 압축기(200)의 외부로 배출될 수 있다.In detail, the volute 234 is a spiral-shaped empty space and has a cross-section that gradually widens along the circumferential direction. Accordingly, as the fluid flowing inside the volute 234 passes through a gradually widening cross section, the dynamic pressure of the fluid changes into static pressure. Through this process, the effect of increasing the pressure of the centrifugal compressor 200 is increased, and the flowing fluid can be collected and discharged to the outside of the centrifugal compressor 200.

백플레이트(232)는 쉬라우드(231)와 함께 디퓨져 베인(240)을 사이에 두도록 배치되며, 임펠러(220)의 회전축(210)을 강제 구동시키는 구동부에 결합될 수 있다. 백 플레이트(232)에는 임펠러(220)에 의해 원심 가속된 유체의 유속을 감속시켜 유체의 운동 에너지를 정압 에너지로 전환시키는 복수개의 디퓨져 베인(240)이 설치된다.The back plate 232 is disposed with the shroud 231 to sandwich the diffuser vane 240, and may be coupled to a drive unit that forcibly drives the rotation shaft 210 of the impeller 220. A plurality of diffuser vanes 240 are installed on the back plate 232 to reduce the flow rate of the fluid centrifugally accelerated by the impeller 220 and convert the kinetic energy of the fluid into static pressure energy.

디퓨져 베인(240)은 임펠러(220)에서 유출되는 유체를 볼류트(234) 측으로 가이드할 수 있다. 디퓨져 베인(240)은 일반적으로 그 단면이 에어 포일(Air foil)의 형태로 제조될 수 있으며, 임펠러(220)로부터 유체가 유입되는 측을 리딩 엣지(Leading edge, LE)라고 하고, 유체가 유출되는 측을 트레일링 엣지(Trailing edge, TRE)라고 한다.The diffuser vane 240 may guide the fluid flowing out of the impeller 220 toward the volute 234. The diffuser vane 240 can generally be manufactured with a cross section in the form of an air foil, and the side through which fluid flows from the impeller 220 is called the leading edge (LE), and the side through which fluid flows out is called the leading edge (LE). The side that is exposed is called the trailing edge (TRE).

도 4에 나타난 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(200)의 디퓨져 베인(240)의 리딩 엣지(LE)는 중앙으로 갈수록 내측으로 인입되는 형상으로 형성될 수 있으며, 트레일링 엣지(TRE)는 톱니(serration) 형상으로 형성될 수 있다.As shown in Figure 4, the leading edge (LE) of the diffuser vane 240 of the centrifugal compressor 200 according to an embodiment of the present invention may be formed in a shape that is drawn inward toward the center, and has a trailing edge ( TRE) may be formed in a serration shape.

상세히, 디퓨져 베인(240)의 리딩 엣지(LE)는 도 4에 나타난 바와 같이 V-형상으로 구성될 수도 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 4에 나타난 디퓨져 베인(240)의 리딩 엣지(LE)의 형상, 즉 V-형상은 "중앙으로 갈수록 내측으로 인입되는 형상"의 한가지의 구체적인 실시예로써, 디퓨져 베인(240)의 리딩 엣지(LE)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 다른 변형예로써, 도 5를 참조하면, 디퓨져 베인(240)의 트레일링 엣지(TRE)는 U-형상으로 구성될 수도 있다.In detail, the leading edge LE of the diffuser vane 240 may be configured in a V-shape as shown in FIG. 4, but embodiments of the present invention are not limited thereto. That is, the shape of the leading edge (LE) of the diffuser vane 240 shown in FIG. 4, that is, the V-shape, is a specific example of a “shape that is drawn inward toward the center,” and is the leading edge of the diffuser vane 240. The shape of the edge LE is not limited to this. That is, as another modified example, referring to FIG. 5, the trailing edge (TRE) of the diffuser vane 240 may be configured in a U-shape.

도 4 및 도 5에 나타난 디퓨져 베인(240)의 트레일링 엣지(TRE)의 이러한 형상은 임펠러(220)에서 유출된 유체가 디퓨져 베인(240)들 사이의 공간으로 진입할 때 디퓨져 베인(240)의 트레일링 엣지(TRE)와 충돌하여 발생하는 소음을 저감시키기 위한 구성으로, 이러한 구성을 통해 얻을 수 있는 효과에 대해서는 도 6 내지 8을 참조하여 상세하게 후술하기로 한다.This shape of the trailing edge (TRE) of the diffuser vane 240 shown in FIGS. 4 and 5 is such that the fluid flowing out of the impeller 220 enters the space between the diffuser vanes 240. This is a configuration to reduce noise generated by collision with the trailing edge (TRE), and the effects that can be obtained through this configuration will be described in detail later with reference to FIGS. 6 to 8.

한편, 도 3에 나타난 바와 같이, 디퓨져 베인(240)은 케이싱(230)의 내부에서 임펠러(220)를 중심으로 그 둘레를 따라 원주를 그리도록 배치될 수 있으며, 임펠러(220)로부터 멀어지는 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 디퓨져 베인(240)은 상술한 바와 같이 에어 포일 형상의 단면을 가지나, 그 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 디퓨져 베인(240)은 웨지(wedge) 형태와 같은 다른 형상의 단면으로 형성될 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the diffuser vane 240 may be arranged to draw a circumference inside the casing 230 around the impeller 220, and in a direction away from the impeller 220. It can be formed to extend. The diffuser vane 240 has an airfoil-shaped cross section as described above, but its shape is not limited to this. For example, the diffuser vane 240 may be formed with a cross section of another shape, such as a wedge shape.

다음으로, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 임펠러(220)의 팁 엣지(TPE)와 디퓨져 베인(240)의 트레일링 엣지(TRE)가 톱니 형상을 갖고, 디퓨져 베인(240)의 리딩 엣지(LE)가 중앙으로 갈수록 내측으로 인입되는 형상으로 형성될 경우, 도 1에 나타난 종래기술에 따른 원심 압축기(100)에서 발생하는 소음과 원심 압축기(100)의 효율과, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(200)에서 발생하는 소음과 원심 압축기(200)의 효율을 비교하기로 한다.Next, referring to FIGS. 6 to 8, the tip edge (TPE) of the impeller 220 and the trailing edge (TRE) of the diffuser vane 240 have a sawtooth shape, and the leading edge of the diffuser vane 240 ( When LE) is formed in a shape that is drawn inward toward the center, the noise generated from the centrifugal compressor 100 according to the prior art shown in FIG. 1, the efficiency of the centrifugal compressor 100, and an embodiment of the present invention The noise generated from the centrifugal compressor 200 and the efficiency of the centrifugal compressor 200 will be compared.

도 6은 도 1의 종래기술에 의한 원심 압축기와 비교하여, 도 4의 P1 부분에서의 주파수별 음압을 비교하는 그래프이다.FIG. 6 is a graph comparing the sound pressure at each frequency in the P1 portion of FIG. 4 compared to the centrifugal compressor according to the prior art of FIG. 1.

먼저 도 4를 참조하면, 참조부호 P1은 임펠러(220)의 팁 엣지(TPE)와 디퓨져 베인(240)의 리딩 엣지(LE) 사이의 영역을 나타낸다. P1 영역에서는 상술한 BPF 소음과 광대역 소음이 함께 발생하기 때문에, 도 6에 나타난 소음의 크기보다 도 5에 나타나는 소음의 크기가 비교적 큰 것을 확인할 수 있다.First, referring to FIG. 4, reference numeral P1 represents the area between the tip edge (TPE) of the impeller 220 and the leading edge (LE) of the diffuser vane 240. Since the above-described BPF noise and broadband noise occur together in the P1 area, it can be confirmed that the noise level shown in FIG. 5 is relatively larger than the noise level shown in FIG. 6.

도 6을 참조하면, 도 1에 나타난 종래기술에 의한 원심 압축기(100)의 작동 시, 최대로 약 900Pa의 소음압(개선 전)이 발생하는 반면, 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(200)의 작동 시 최대로 약 550Pa의 소음압(개선 후)이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(200)의 작동 시 종래의 원심 압축기(100)의 작동 시 보다 최대 약 4dB의 소음 저감 효과가 있음을 의미한다.Referring to FIG. 6, when operating the centrifugal compressor 100 according to the prior art shown in FIG. 1, a maximum noise pressure of about 900 Pa (before improvement) is generated, whereas according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 2 It can be seen that when the centrifugal compressor 200 operates, a maximum noise pressure of about 550 Pa (after improvement) is generated. This means that when operating the centrifugal compressor 200 according to an embodiment of the present invention, there is a noise reduction effect of up to about 4 dB compared to operating the conventional centrifugal compressor 100.

도 7은 도 1의 종래기술에 의한 원심 압축기와 비교하여, 도 4의 P2 부분에서의 주파수별 음압을 비교하는 그래프이다.FIG. 7 is a graph comparing the sound pressure at each frequency in the P2 portion of FIG. 4 compared to the centrifugal compressor according to the prior art of FIG. 1.

먼저 도 4를 참조하면, 참조부호 P2는 디퓨져 베인(240)과 다른 디퓨져 베인(240)의 사이의 영역을 의미한다. P2 영역에서는 P1 영역과 비교하여 상대적으로 난류나 와류 흘림 현상이 적게 발생하므로, 도 5에 나타난 소음의 크기보다 도 6에 나타난 소음의 절대적인 크기가 비교적 작은 것을 확인할 수 있다.First, referring to FIG. 4, reference numeral P2 refers to the area between the diffuser vane 240 and another diffuser vane 240. Since relatively less turbulence or vortex shedding occurs in the P2 area compared to the P1 area, it can be confirmed that the absolute size of the noise shown in FIG. 6 is relatively smaller than the size of the noise shown in FIG. 5.

도 7을 참조하면, 도 1에 나타난 종래기술에 의한 원심 압축기(100)의 작동 시, 일반적인 원심 압축기의 구동 회전수인 약 7000hz 부근에서 최대 약 300Pa의 소음압(개선 전)이 발생하는 반면, 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(200)의 작동 시 최대로 약 100Pa의 소음압(개선 후)이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(200)의 작동 시 종래의 원심 압축기(100)의 작동 시 보다 약 5dB의 소음 저감 효과가 있음을 의미한다.Referring to FIG. 7, when the centrifugal compressor 100 according to the prior art shown in FIG. 1 is operated, a noise pressure of up to about 300 Pa (before improvement) is generated around about 7000 hz, which is the driving speed of a typical centrifugal compressor. It can be seen that a maximum noise pressure of about 100 Pa (after improvement) is generated during operation of the centrifugal compressor 200 according to an embodiment of the present invention in FIG. 2. This means that the operation of the centrifugal compressor 200 according to an embodiment of the present invention has a noise reduction effect of about 5 dB compared to the operation of the conventional centrifugal compressor 100.

도 8은 도 1의 종래기술에 의한 원심 압축기와, 도 2의 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기의 압축 효율을 비교하는 그래프이다.FIG. 8 is a graph comparing the compression efficiency of the centrifugal compressor according to the prior art of FIG. 1 and the centrifugal compressor according to an embodiment of the present invention of FIG. 2.

도 8을 참조하면, 종래기술에 의한 원심 압축기(100)의 작동 시 효율(개선 전)은 유량 계수(flow coeffieicnt)의 변화에 따라 약 0.912 내지 0.925로 나타난다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(200)의 작동 시 효율(개선 후)은 유량 계수의 변화에 따라 약 0.907 내지 0.925로 나타난다.Referring to FIG. 8, the efficiency (before improvement) during operation of the centrifugal compressor 100 according to the prior art is approximately 0.912 to 0.925 depending on the change in flow coefficient. And the efficiency (after improvement) during operation of the centrifugal compressor 200 according to an embodiment of the present invention is approximately 0.907 to 0.925 depending on the change in flow coefficient.

즉, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이 임펠러(220)의 팁 엣지(TPE)와, 디퓨져 베인(240)의 트레일링 엣지(TRE)의 형상을 톱니 형상으로 구성하고, 디퓨져 베인(240)의 리딩 엣지(LE)의 형상을 중앙으로 갈수록 내측으로 인입되도록 구성하더라도, 도 1에 나타난 종래의 원심 압축기(100)의 구성과 비교할 때 효율적인 측면에서 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the tip edge (TPE) of the impeller 220 and the trailing edge (TRE) of the diffuser vane 240 are shaped like sawtooth, and the shape of the diffuser vane 240 is shaped like a sawtooth. Even though the shape of the leading edge LE is configured to be drawn inward toward the center, it can be seen that there is no significant difference in terms of efficiency compared to the configuration of the conventional centrifugal compressor 100 shown in FIG. 1.

본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.One aspect of the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but these are merely illustrative, and various modifications and equivalent embodiments can be made by those skilled in the art. You will understand the point. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

200: 원심 압축기 232: 백 플레이트
210: 회전축 240: 디퓨져 베인
220: 임펠러 TPE: 팁 엣지
230: 케이싱 LE: 리딩 엣지
231: 쉬라우드 TRE: 트레일링 엣지200: centrifugal compressor 232: back plate
210: Rotating axis 240: Diffuser vane
220: Impeller TPE: Tip Edge
230: Casing LE: Leading edge
231: Shroud TRE: Trailing Edge

Claims (5)

회전축;
상기 회전축에 설치되어 유체에 원심력을 제공하는 복수개의 블레이드를 구비하는 임펠러;
상기 임펠러에서 유출되는 상기 유체를 가이드하는 디퓨저 베인을 포함하며,
상기 블레이드의 상기 유체가 유출되는 측의 팁 엣지(tip edge)는 톱니(serration) 형상으로 형성되고,
상기 디퓨저 베인의 상기 유체가 유입되는 측의 리딩 엣지(leading edge)는 중앙으로 갈수록 내측으로 인입되는 형상으로 형성되고,
상기 디퓨져 베인의 상기 유체가 유출되는 측의 트레일링 엣지(trailing edge)는 톱니 형상으로 형성되는, 원심 압축기.axis of rotation;
An impeller installed on the rotating shaft and having a plurality of blades to provide centrifugal force to the fluid;
It includes a diffuser vane that guides the fluid flowing out of the impeller,
The tip edge of the blade on the side from which the fluid flows is formed in a serration shape,
The leading edge of the diffuser vane on the side through which the fluid flows is formed in a shape that is drawn inward toward the center,
A centrifugal compressor wherein the trailing edge of the diffuser vane on the side from which the fluid flows is formed in a sawtooth shape. 제1 항에 있어서,
상기 임펠러를 수용하는 쉬라우드 및 백 플레이트로 구성되어 상기 회전축을 회전 가능하도록 지지하는 케이싱을 더 포함하는, 원심 압축기.According to claim 1,
A centrifugal compressor further comprising a casing composed of a shroud and a back plate for accommodating the impeller and rotatably supporting the rotation shaft. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 디퓨저 베인의 상기 리딩 엣지는 V-형상인 것을 특징으로 하는, 원심 압축기.According to claim 1,
Centrifugal compressor, characterized in that the leading edge of the diffuser vane is V-shaped. 제1 항에 있어서,
상기 디퓨저 베인의 상기 리딩 엣지는 U-형상인 것을 특징으로 하는, 원심 압축기.According to claim 1,
Centrifugal compressor, characterized in that the leading edge of the diffuser vane is U-shaped.
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