KR100273382B1 - Turbo compressor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로, 특히 냉매가스를 압축하기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터의 냉각이 충분히 이루어지도록 하여 구동모터의 효율을 높여 압축 효율을 향상시킬 수 있도록 한 터보 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a turbocompressor, and more particularly, to a turbocompressor which improves the efficiency of the drive motor by improving the efficiency of the drive motor by sufficiently cooling the drive motor generating a driving force for compressing the refrigerant gas.
일반적으로 압축기는 공기나 냉매가스 등의 기체를 압축하는 기계이다. 상기 압축기는 냉동사이클을 구현한 냉동/공조사이클장치를 구성하는 중요한 요소로, 날개차나 로터의 회전운동 또는 피스톤의 왕복운동으로 기체를 압축하게 된다.Generally, a compressor is a machine that compresses gas such as air or refrigerant gas. The compressor is an important element constituting the refrigeration / air conditioning cycle device implementing the refrigeration cycle, and compresses the gas by the rotor wheel or the rotation of the rotor or the reciprocating motion of the piston.
제1도는 본출원인이 특허 출원 P97-64567호로 선출원한 바 있는 터보 압축기(일명 ; 원심 압축기)를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 터보 압축기는 흡입구(1)를 갖는 제1압축실(10)과 토출구(21)를 갖는 제2압축실(20)이 양측에 각각 형성되고 중앙에 모터실(30)이 형성되며 상기 제1압축실(10)과 제2압축실(20)을 연통시킴과 더불어 상기 모터실(30)과 연통되도록 형성된 가스유로(40)를 구비하여 이루어진 밀폐용기(100)와, 상기 모터실(30)에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동모터(120)와, 일측 단부가 상기 제1압축실(10)에 삽입되고 타측 단부가 상기 제2압축실(20)에 삽입되도록 상기 구동모터(120)에 결합되어 구동모터(120)의 구동력을 전달하는 구동축(130)과, 상기 제1압축실(10)에서 회전가능하도록 구동축(130)의 일측단부에 결합되어 흡입구(1)로 유입되는 가스를 1차 압축하여 가스유로(40)를 통해 제2압축실(20)로 유동시키는 제1임펠러(140)와, 상기 제2압축실(20)에서 회전가능하도록 구동축(130)의 타측 단부에 결합되어 1차 압축되어 제2압축실(20)로 유입된 가스를 2차 압축하여 토출구(21)로 토출시키는 제2임펠러(150)를 포함하여 구성된다.FIG. 1 shows a turbo compressor (also known as a centrifugal compressor) filed by the present applicant in patent application P97-64567. As shown in the drawing, the turbo compressor has a
상기 제1압축실(10)은 흡입구(1)와 연통되어 흡입 가스를 유도하는 인듀서부(2)와, 상기 인듀서부(2)와 연통되며 상기 제1임펠러(140)가 삽입되어 흡입되는 가스의 운동에너지를 증가시켜주는 제1임펠러실(3)과, 상기 제1임펠러실(3)과 가스유로(40)를 연통시키며 증가된 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시켜 가스유로(40)로 유도하는 베인디퓨져부(4) 및 볼류트부(5)로 이루어진다. 상기 제1임펠러실(3)은 가스가 유입되는 외측 직경이 가스가 압축되어 나가는 내측 직경보다 작게 소정의 내부 체적을 갖도록 원뿔형으로 형성되고, 상기 제1임펠러실(3)에서 회전하는 제1임펠러(140)는 상기 제1임펠러실(3)과 상응하게 내측이 직경이 외측의 직경보다 큰 원뿔 형태로 형성되며, 상기 제1임펠러(140)의 직경이 큰 쪽의 면이 상기 구동축(130)과 접촉되게 결합된다. 상기 베인디퓨져부(4)는 상기 제1임펠러실(3)의 직경이 큰 쪽의 가장자리와 연통되도록 형성되며 그 두께는 가스유로(47)의 직경과 제1임펠러실(3)의 높이보다 작게 형성된다. 상기 볼류트부(5)는 상기 베인디퓨져부(4)의 가장자리와 연통되도록 환형으로 형성되며 그 직경이 유출되는 쪽으로 점점 크게 형성된다. 그리고 상기 흡입구(1)는 단면이 원형으로 형성되며, 냉동/공조사이클을 구성하는 증발기(미도시)에서 유입되는 냉매가스를 건조시키는 어큐뮬레이터(미도시)와 연통된다.The
상기 제2압축실(20)은 상기 가스유로(40)와 연통되어 1차 압축된 가스를 유도하는 인듀서부(22)와, 상기 인듀서부(22)와 연통되며 상기 제2임펠러(150)가 삽입되어 유입되는 가스의 운동에너지를 증가시켜주는 제2임펠러실(23)과, 상기 제2임펠러실(23)과 토출구(21)를 연통시키며 증가된 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시켜 토출구(21)로 내보내는 베인디퓨져부(24) 및 볼류트부(25)로 이루어진다. 상기 제2임펠러실(23)은 가스가 유입되는 외측 직경이 가스가 압축되어 나가는 내측 직경보다 작게 형성되고, 상기 제2임펠러실(23)에서 회전하는 제2임펠러(150)는 상기 제2임펠러실(23)에 상응하게 내측이 직경이 외측의 직경보다 큰 원뿔 형태로 형성되며, 상기 제2임펠러(150)의 직경이 큰 쪽의 면이 상기 구동축(130)의 단부와 접촉되게 결합된다. 상기 베인디퓨져부(24)는 상기 제2임펠러실(23)의 직경이 큰 쪽의 가장자리와 연통되도록 형성되며 그 두께는 가스유로(40)의 직경과 제2임펠러실(23)의 높이보다 작게 형성된다. 상기 볼류트부(25)는 상기 베인디퓨져부(24)의 가장자리와 연통되도록 환형으로 형성되며 그 직경이 유출되는 쪽으로 점점 크게 형성되며, 그 단부는 토출구(21)와 연통된다.The
상기 모터실(30)은 소정의 직경과 길이를 갖는 원통형으로 형성됨이 바람직하고, 상기 모터실(30)의 양측에 제1압축실(10)과 제2압축실(20)이 각각 형성된다. 상기 가스유로(40)는 상기 모터실(30)의 측부에 걸쳐 형성되며, 가스유로(40)와 모터실(30)사이에는 상기 제1압축실(10)에서 가스유로(40)로 유입된 가스 중 일부를 모터실(30)내로 유입시키는 유입통공(50)과, 상기 유입통공(50)을 통해 모터실(30)로 유입된 가스가 구동모터(120)을 냉각시킨 다음 상기 가스유로(40)로 다시 유출시키는 유출통공(60)이 형성된다. 또한 상기 모터실(30)의 양측면에는 구동축(130)의 양단부가 각각 삽입되는 축삽입공(70)이 각각 형성되며, 이 축삽입공(70)은 제1임펠러실(3)과 제2임펠러실(23)에 각각 연통된다.The
상기 구동축(130)에는 제1압축실(10)과 제2압축실(20)에서의 압력차에 의해 축방향으로 받게 되는 힘을 지지하기 위해 스러스트 베어링(170)이 결합되며, 이 스러스트 베어링(170)은 모터실(30)을 이루는 양측면에 접촉되도록 구동축(130)의 양측에 각각 결합되어 모터실(30)의 양측면과 베어링면을 이루게 된다. 또한, 상기 구동축(130)에는 구동축(130)의 자체 하중 및 이에 결합되는 부품의 하중에 의해 반경방향으로 받는 힘을 지지하기 위한 레이디얼 베어링(180)이 결합되며, 상기 레이디얼 베어링(180)은 구동모터(120)의 양측에 위치하여 구동축(130)을 지지한다.A thrust bearing 170 is coupled to the
상기한 바와 같은 종래 터보 압축기의 작동은 다음과 같다.The operation of the conventional turbo compressor as described above is as follows.
먼저, 구동모터(120)에 전류가 인가되면 구동모터(120)가 작동함과 더불어 구동모터(120)의 구동력이 구동축(130)에 전달되어 구동축(130)이 회전하게 된다. 상기 구동축(130)의 회전에 의해 구동축(130)의 양단부에 결합된 제1임펠러(140)와 제2임펠러(150)가 각각 회전하게 된다. 상기 제1임펠러(140)와 제2임펠러(150)의 회전력에 의해 냉매 가스가 흡입구(1)를 통해 제1압축실(10)로 유입되어 1차 압축되고, 이 1차 압축된 냉매 가스는 가스유로(40)를 통해 제2압축실(20)로 유입되며, 이 제2압축실(20)로 유입된 1차 압축된 냉매 가스는 제2압축실(20)에서 2차 압축되어 토출구(21)를 통해 토출된다.First, when a current is applied to the drive motor 120, the drive motor 120 is operated and the driving force of the drive motor 120 is transmitted to the
상기 제1압축실(10)에서 냉매 가스가 1차 압축되는 과정은 먼저 흡입구(1)로 유입된 냉매 가스가 인듀서부(2)를 통해 제1임펠러실(3)로 유입되며, 이 제1임펠러실(3)로 유입된 냉매 가스는 제1임펠러(140)의 회전력에 의해 운동에너지가 상승될 뿐만 아니라 정압도 상승하게 되고, 이 상태의 냉매 가스가 베인디퓨져부(4)와 볼류트부(5)를 지나면서 냉매 가스의 운동에너지가 정압으로 변환되어 압력이 상승하게 된다. 그리고 상기 제2압축실(20)에서 1차 압축된 냉매 가스가 2차 압축되는 과정은 제1압축실(10)에서 냉매 가스가 압축되는 과정과 같다.In the process of first compressing the refrigerant gas in the
또한, 상기 구동축(130)을 구동시키는 구동모터(120)는 구동시 모터의 손실에 의해 필연적으로 열을 발생하게 되며, 이로 인하여 모터실(30)내부에는 고온의 상태가 된다. 이는 상기 제1압축실(10)을 거쳐 1차 압축된 냉매 가스가 가스유로(40)를 흐르는 과정에서 그 일부가 유입통공(50)을 통해 모터실(30)내로 유입되어 모터실(30)을 순환하여 구동모터를 냉각한 다음 유출통공(60)을 통해 다시 가스유로(40)로 흐르면서 구동모터(120) 및 모터실(30)을 냉각하게 된다.In addition, the driving motor 120 for driving the
그러나 상기한 바와 같은 종래의 터보 압축기는 구동모터(210)에서 발생되는 열을 냉각시킴에 있어 1차 압축되어 가스유로(40)를 통과하는 냉매가스의 일부가 유입통공(50)을 통해 모터실(30)내로 유입되어 구동모터(210)를 냉각한 다음 유출통공(60)을 통해 유출되어 다시 가스유로(40)를 흐르는 과정을 거치면서 구동모터(210)를 냉각하게 됨으로써 구동모터(210)의 냉각이 충분히 이루어지지 않아 구동모터(210)의 효율이 저하되어 압축효율을 저하시키는 문제점이 있었다.However, in the conventional turbo compressor as described above, a part of the refrigerant gas that is first compressed and passes through the gas flow path 40 in cooling the heat generated from the
따라서 본 발명의 목적은 냉매가스를 압축하기 위한 구동력을 발생시키는 구동모터의 냉각이 충분히 이루어지도록 하여 구동모터의 효율을 높여 압축 효율을 향상시킬 수 있도록 한 터보 압축기를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a turbo compressor that can sufficiently increase the efficiency of the drive motor by cooling the drive motor to generate a driving force for compressing the refrigerant gas to increase the efficiency of the drive motor.
제1도는 종래 터보 압축기의 일예를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional turbo compressor.
제2도는 본 발명의 터보 압축기를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view of the turbo compressor of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
200 : 밀폐용기 210 : 모터실200: airtight container 210: motor room
220 : 제1압축실 221 : 토출구220: first compression chamber 221: discharge port
230 : 가스유로 240 : 구동모터230: gas flow path 240: drive motor
250 : 구동축 260 : 엑시얼 임펠러250: drive shaft 260: axial impeller
270 : 제1압축실 271 : 흡입구270: first compression chamber 271: suction port
280 : 레이디얼 임펠러 290 : 레이디얼 베어링280: radial impeller 290: radial bearing
300,300 : 스러스트 베어링300,300: Thrust Bearing
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 모터가 장착되는 모터실의 일측에 흡입구를 갖는 제1압축실이 모터실에 관통되도록 형성되고 상기 모터실의 타측에 토출구를 갖는 제2압축실이 형성되며 상기 모터실과 제2압축실을 연통시키는 가스유로를 구비하여 이루어진 밀폐용기와, 상기 모터실에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동모터와, 소정의 길이를 갖도록 형성되어 그 일측이 상기 제1압축실에 삽입되고 타측이 상기 제2압축실에 삽입되도록 상기 구동모터에 결합되는 구동축과, 상기 제1압축실에서 회전 가능하도록 구동축의 단부에 결함되어 흡입구로 유입되는 가스를 1차 압축하여 모터실로 유입되도록 하여 구동모터를 냉각한 다음 가스유로를 통해 제2압축실로 유동시키는 엑시얼 임펠러와, 상기 제2압축실에서 회전가능하도록 구동축의 단부에 결합되어 상기 제2압축실로 유입되는 냉매가스를 2차 압축하여 토출구로 토출시키는 레이디얼 임펠러와, 상기 구동모터의 양측에 각각 위치하여 구동축을 반경방향으로 지지하는 레이디얼 베어링과, 상기 구동축에 결합되어 모터실의 양측면과 베어링면을 이루어 구동축을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 터보 압축기가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the first compression chamber having a suction port on one side of the motor chamber in which the motor is mounted is formed so as to penetrate the motor chamber, and the second compression chamber having a discharge port on the other side of the motor chamber. And a sealed container including a gas flow path communicating the motor chamber and the second compression chamber, a driving motor mounted to the motor chamber to generate a driving force, and formed to have a predetermined length, and one side of the first compression chamber. A drive shaft coupled to the drive motor so that the other side is inserted into the chamber and the other side is inserted into the second compression chamber, and a gas that is defected at the end of the drive shaft so as to be rotatable in the first compression chamber and flows into the suction port is first compressed into the motor chamber. An axial impeller which cools the driving motor to flow into the second compression chamber through a gas flow path, and is rotatable in the second compression chamber. A radial impeller coupled to an end of the coaxial and secondly compressing the refrigerant gas flowing into the second compression chamber and discharging the refrigerant gas into a discharge port, and radial bearings respectively positioned on both sides of the driving motor to radially support the driving shaft; It is coupled to the drive shaft is provided with a turbo compressor comprising a thrust bearing for supporting the drive shaft in the axial direction by forming a bearing surface on both sides of the motor chamber.
이하, 본 발명의 터보 압축기를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the turbo compressor of the present invention will be described according to an embodiment shown in the accompanying drawings.
본 발명의 터보 압축기는, 제2도에 도시한 바와 같이, 소정의 내부 공간을 갖도록 형성된 모터실(210)의 일측에 흡입구(271)를 갖는 제1압축실(270)이 모터실(210)에 관통되도록 형성되고 상기 모터실(210)의 타측에 토출구(221)를 갖는 제2압축실(220)이 형성되며 상기 모터실(210)과 제2압축실(220)을 연통시키는 가스유로(230)를 구비하여 이루어진 밀폐용기(200)와, 상기 모터실(210)에 장착되어 구동력을 발생시키는 구동모터(240)와, 일측은 상기 제1압축실에 삽입되고 타측은 상기 제2압축실(220)에 삽입되도록 상기 구동모터(240)에 결합되어 구동모터(240)의 구동력을 전달하는 구동축(250)과, 상기 제1압축실(270)에서 회전가능하도록 구동축(250)의 일측 단부에 결합되어 흡입구(271)로 유입되는 가스를 1차 압축하여 모터실(210)로 유입되도록 하여 구동모터(240)를 냉각한 다음 가스유로(230)를 통해 제2압축실(220)로 유동시키는 엑시얼 임펠러(260)와, 상기 제2압축실(220)에서 회전가능하도록 구동축(250)의 타측 단부에 결합되어 1차 압축되어 제2압축실(220)로 유입되는 냉매가스를 2차 압축하여 토출구(21)로 토출시키는 레이디얼 임펠러(280)를 포함하여 구성된다.In the turbo compressor of the present invention, as shown in FIG. 2, the
상기 밀폐용기(200)의 내부에 형성되는 모터실(210)은 원통형으로 형성됨이 바람직하고, 상기 모터실(210)의 일측에 관통되도록 형성된 제1압축실(270)은 상기 엑시얼 임펠러(260)가 삽입되어 회전가능하도록 형성되며 모터실(210)의 타측면에는 구동축(250)이 삽입되도록 축삽입공(201)이 제2압축실(220)과 통하도록 형성된다. 상기 가스유로(230)는 일측이 제1압축실(270)이 형성된 반대편에 위치하도록 모터실(210)에 연통되고 타측은 상기 제2압축실(220)에 연통되도록 모터실(210)의 일측에 걸쳐 형성된다.The
상기 제2압축실(220)은 상기 가스유로(230)와 연통되어 1차 압축된 가스를 유도하는 인듀서부(222)와, 상기 인듀서부(222)와 연통되며 상기 제2임펠러(280)가 삽입되어 유입되는 가스의 운동에너지를 증가시켜주는 제2임펠러실(223)과, 상기 제2임펠러실(223)과 토출구(221)를 연통시키며 증가된 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시켜 토출구(221)로 내보내는 베인디퓨져부(224) 및 볼류트부(225)로 이루어진다. 상기 제2임펠러실(223)은 가스가 유입되는 외측 직경이 가스가 압축되어 나가는 내측 직경보다 작게 형성되고, 상기 제2임펠러실(223)에서 회전하는 제2임펠러(280)는 상기 제2임펠러실(223)에 상응하게 내측이 직경이 외측의 직경보다 큰 원뿔 형태로 형성되며 , 상기 제2임펠러(280)의 직경이 큰 쪽의 면이 상기 구동축(250)의 단부와 접촉되게 결합된다.The
상기 구동축(250)에는 구동축(250)을 반경방향으로 지지하는 레이디얼 베어링(290)이 구동모터(240)의 양측에 위치하도록 각각 결합된다. 또한 상기 구동축(250)의 양측에는 모터실(210)의 양측면과 베어링면을 이루며 축방향으로 작용하는 힘을 지지하는 스러스트 베어링(300,300´)이 각각 결합된다 상기 제1압축실(270)측에 위치하게 되는 스러스트 베어링(300)에는 제1압축실(270)을 거친 냉매가스가 모터실(210)내로 유입될 수 있도록 수개의 관통공(301)이 형성된다.
이하, 본 발명의 터보 압축기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operational effects of the turbo compressor of the present invention will be described.
본 발명의 터보 압축기는 구동모터(240)에 전류가 인가되면 구동모터(240)가 작동함과 더불어 구동모터(240)의 구동력이 구동축(250)에 전달되어 구동축(250)이 회전하게 된다. 상기 구동축(250)의 회전에 의해 구동축(250)의 양단부에 결합된 엑시얼 임펠러(260)와 레이디얼 임펠러(280)가 각각 회전하게 된다. 상기 엑시얼 임펠러(260)와 레이디얼 임펠러(280)의 회전력에 의해 흡입구(211)를 통한 냉매가스가 제1압축실(270)로 유입되어 1차 압축되고, 이 1차 압축된 냉매가스는 모터실(210)로 유입되어 구동모터(240) 및 스러스트 베어링(300,300´)과 레이디얼 베어링(290)을 냉각한 다음 가스유로(230)를 통해 제2압축실(220)로 유입되며, 이 제2압축실(220)로 유입된 1차 압축된 냉매가스는 제2압축실(220)에서 2차 압축되어 토출구(221)를 통해 토출된다. 이 2차 압축되어 토출된 냉매가스는 냉동/공조사이클을 구성하는 응축기(미도시)로 유입된다.In the turbo compressor of the present invention, when a current is applied to the driving
상기 제1압축실(270)에서 냉매가스가 1차 압축되는 과정은 흡입구(211)를 통해 유입되는 냉매가스가 엑시얼 임펠러(260)의 회전력에 의한 운동에너지가 정압으로 변환되면서 압력이 상승하여 모터실(210)내로 유입된다. 상기 제2압축실(220)에서 냉매가스가 2차 압축되는 과정은 먼저 가스유로(230)를 통한 1차 압축된 냉매가스가 인듀서부(222)를 통해 제2임펠러실(223)로 유입되며 , 이 제2임펠러실(223)로 유입된 냉매가스는 레이디얼 임펠러(280)의 회전력에 의해 운동에너지가 상승될 뿐만 아니라 정압도 상승하게 되고, 이 상태의 냉매가스가 베인디퓨져부(224)와 볼류트부(225)를 지나면서 냉매가스의 운동에너지가 정압으로 변환되어 압력이 상승하게 된다. 이 압력이 상승된 냉매가스는 토출구(221)를 통해 토출된다.The first compression process of the refrigerant gas in the
상기 구동축(250)은 레이디얼 베어링(290)과 스러스트 베어링(300,300´)에 의해 지지되어 안정된 상태에서 회전하게 된다.The
상기 구동모터(240)가 작동하면서 모터 손실에 의해 발생되는 열은 흡입구(211)로 흡입되는 냉매가스의 모든 양이 바로 모터실(210)로 유입되어 구동모터(240) 및 레이디얼 베어링(290)과 스러스트 베어링(300,300´)은 냉각하게 됨으로써 구동모터(240)를 충분하게 냉각시키게 된다.The heat generated by the loss of the motor while the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 터보 압축기는 구동모터의 구동력에 의해 구동축에 결합된 엑시얼 임펠러와 레이디얼 임펠러가 회전하면서 흡입되는 냉매가스를 1,2차 압축하여 고압의 상태로 토출시킴과 더불어 구동모터에서 발생되는 열을 효과적으로 충분히 냉각시킴으로써 구동모터의 효율을 높이게 되어 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the turbo compressor according to the present invention compresses the refrigerant gas sucked while rotating the axial impeller and the radial impeller coupled to the drive shaft by the driving force of the drive motor and discharges the refrigerant gas at a high pressure state. In addition, by effectively cooling the heat generated in the drive motor to increase the efficiency of the drive motor is effective to improve the efficiency of the compressor.
Claims (1)
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KR1019970074722A KR100273382B1 (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Turbo compressor |
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KR1019970074722A KR100273382B1 (en) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | Turbo compressor |
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Family Applications (1)
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1997
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