KR100343710B1

KR100343710B1 - 터보 압축기의 열전달 차단구조

Info

Publication number: KR100343710B1
Application number: KR1019990062139A
Authority: KR
Inventors: 박진성; 김형석; 김동한
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2002-07-20
Also published as: KR20010064025A

Abstract

본 발명은 터보 압축기의 열전달 차단구조에 관한 것으로, 본 발명은 냉매 가스가 흡입되는 흡입구가 구비된 모터실과 상기 모터실의 양측에 각각 형성되는 제1,2 압축실과 상기 모터실에 장착되는 모터와 상기 모터에 결합되는 회전축과 상기 회전축의 양단부에 각각 결합되어 상기 제1,2 압축실에 회전 가능하도록 각각 위치하는 제1,2 임펠러를 포함하도록 구성되어 상기 모터의 구동력이 회전축을 통해 전달되어 제1,2 임펠러가 회전함에 의해 냉매 가스가 흡입구를 통해 모터실로 유입되고 이어 제1 압축실로 흡입되며 그 제1 압축실에서 1단 압축된 냉매 가스가 제2 압축실에서 2단 압축되어 토출되는 터보 압축기에서, 상기 흡입측을 이루는 모터실과 토출측을 이루는 제2 압축실사이에 고온 상태인 토출측의 열이 저온 상태인 흡입측으로 전달되는 것을 차단하는 단열부재가 설치되도록 구성하여 저온 상태의 냉매 가스가 흡입되고 압축되어 고온의 상태로 토출되는 과정에서 냉매 가스가 토출되는 토출측의 열이 냉매 가스가 흡입되는 흡입측으로 전달되는 것을 차단함으로써 흡입구를 통해 모터실로 흡입되는 냉매 가스가 저온 상태로 모터를 냉각시키도록 하여 모터의 냉각 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 열전달 차단구조{STRUCTURE FOR PREVENTING THERMO-CONDUCTION IN TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로, 특히 냉매 가스가 토출되는 토출측의 열이 냉매 가스가 흡입되는 흡입측으로 전달되는 것을 최소화할 수 있도록 한 터보 압축기의 열전달 차단구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매 가스 등의 유체를 압축하는 기계이다. 상기 압축기는 구동력을 발생시키는 전동기구부와 그 전동기구부에서 전달된 구동력에 의해 기체를 흡입하여 압축하는 압축기구부로 구성된다.

상기 압축기의 일예로 터보 압축기는 전동기구부에서 발생되는 운동에너지를 정압으로 변환시키면서 가스를 고압 상태로 토출시키게 된다. 터보 압축기는 보통 1개 또는 1개 이상의 임펠러를 회전시켜 가스를 압축하게 되는데, 보통 2개의 임펠러가 장착된 경우 모터가 장착되는 모터실의 양측에 임펠러가 삽입되는 제1,2 압축실이 각각 형성되어 모터의 구동력이 회전축을 통해 제1,2 압축실에 각각 위치하는 임펠러에 전달되면 임펠러가 고속으로 회전함에 의해 냉매 가스가 제1 압축실 및 제2 압축실을 순차적으로 거치면서 2단으로 압축되어 토출된다.

도 1은 상기 터보 압축기의 일례를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 터보 압축기는 모터실(M)이 형성된 모터케이싱(1)의 모터실(M)에 모터(2)가 장착되고 상기 모터(2)에 회전축(3)이 결합되며 상기 모터케이싱(1)의 양측에 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)가 각각 결합됨과 아울러 그 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)에 회전축(3)을 지지하는 레이디얼 베어링(R)이 각각 장착되며 상기 모터실(M)의 양측에 제1,2 압축실(P1)(P2)이 각각 형성된다. 상기 제1 압축실(P1)은 제1 베어링 플레이트(4)에 결합되는 쉬라우드 부재(6) 및 디퓨져 케이싱(7)에 의해 형성되며 상기 제2 압축실(P2)은 제2 베어링 플레이트(5)에 결합되는 볼류트 케이싱(8) 및 그 볼류트 케이싱(8)에 결합되는 디퓨져커버(9)에 의해 형성된다.

그리고 상기 제1,2 압축실에(P1)(P2)는 회전축(3)의 양단부에 각각 결합되는 제1,2 임펠러(10)(11)가 회전 가능하도록 위치하게 된다.

미설명 부호 T는 회전축을 축방향으로 지지하는 스러스트 베어링이며, 12는 상기 스러스트 베어링을 지지하는 베어링 커버이다.

상기한 바와 같은 터보 압축기는 전원이 인가되어 모터(2)가 구동하게 되면 그 구동력이 회전축(3)을 통해 제1,2 임펠러(10)(11)에 각각 전달되어 제1,2 임펠러(10)(11)가 고속으로 회전하게 된다. 상기 제1,2 임펠러(10)(11)의 회전력에 의해 냉매 가스가 상기 모터케이싱(1)의 일측에 형성된 흡입구(1a)를 통해 모터실(M)내로 흡입되어 모터실(M)을 거치면서 모터(2)를 냉각시키게 되고 그 모터(2)를 냉각시킨 냉매 가스는 제1 베어링 플레이트(4)에 형성된 제1 가스통로(F1)를 통해 제1 압축실(P1)로 흡입된다. 상기 제1 압축실(P1)에서 1단 압축된 냉매 가스는 상기 제2 압축실(P2)과 연통된 제2 가스통로(F2)를 통해 제2 압축실(P2)로 흡입되어 제2 압축실(P2)에서 2단 압축된 다음 제2 압축실(P2)과 연통되도록 결합된 토출관(13)을 통해 토출된다.

상기 과정에서 흡입구(1a)를 통해 모터실(M)로 흡입되는 냉매 가스는 증발기를 거친 상태이므로 저온 상태이고 상기 모터실(M)을 거치고 제1 압축실(P1)로 흡입되는 냉매 가스는 모터(2)를 냉각시킨 상태이므로 냉매 가스의 온도가 약간 상승한 상태이며 상기 제1 압축실(P1)을 거친 냉매 가스는 제1 압축실(P1)에서 1단 압축되는 과정에서 온도가 보다 상승한 상태가 되고 상기 제2 압축실(P2)을 거쳐 토출관(13)으로 토출되는 냉매 가스는 제2 압축실(P2)에서 2단 압축되는 과정에서 온도가 상승하여 고온의 상태로 토출된다. 이와 같이 냉매 가스가 흡입되는 흡입측과 토출되는 토출측의 온도차가 많이 발생하게 된다. 즉, 기존의 HCFC 123 등의 저압 냉매를 사용하게 될 경우 흡입구(1a)를 통해 모터실(M)로 흡입되는 냉매 가스의 흡입 온도는 약 18.3℃ 정도이고 상기 토출관을 통해 토출되는 온도는 약 58.4℃ 정도로 약 40℃ 의 온도 차가 발생하게 되며, 특히 현재 사용되는 R407C 등의 고압 냉매를 사용하게 될 경우 흡입구(1a)를 통해 모터실(M)로 흡입되는 냉매 가스의 흡입 온도는 약 20.7℃ 정도이고 상기 토출관(13)을 통해 토출되는 온도는 약 73.1℃ 정도로 약 52℃ 의 큰 온도 차가 발생하게 된다. 이와 같이 흡입측의 온도와 토출측의 온도 차가 크게 되므로, 도 2에 도시한 바와 같이, 고온 상태인 토출측의 열이 저온 상태인 흡입측으로 전달되어 흡입측이 가열됨으로써 흡입측으로 흡입되는 냉매 가스가 가열된 상태로 모터(2)를 냉각시키게 되어 모터(2)의 냉각 효율이 저하되는 단점이 있었다.

상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 냉매 가스가 흡입되고 압축되어 토출되는 과정에서 고온 상태인 토출측의 열이 저온 상태인 흡입측으로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 한 터보 압축기의 열전달 차단구조를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 터보 압축기의 일예를 도시한 단면도,

도 2는 종래 터보 압축기에서 토출측의 열이 흡입측으로 전달되는 상태를 도시한 터보 압축기의 부분 단면도,

도 3은 본 발명의 터보 압축기 열전달 차단구조가 구비된 터보 압축기의 단면도,

도 4는 본 발명의 터보 압축기 열전달 차단구조를 구성하는 단열부재의 사시도,

도 5는 본 발명의 터보 압축기 열전달 차단구조의 작동상태를 도시한 단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

2 ; 모터 3 ; 회전축

10 ; 제1 임펠러 11 ; 제2 임펠러

20 ; 단열부재 M ; 모터실

P1 ; 제1 압축실 P2 ; 제2 압축실

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 냉매 가스가 흡입되는 흡입구가 구비된 모터실과 상기 모터실의 양측에 각각 형성되는 제1,2 압축실과 상기 모터실에 장착되는 모터와 상기 모터에 결합되는 회전축과 상기 회전축의 양단부에 각각 결합되어 상기 제1,2 압축실에 회전 가능하도록 각각 위치하는 제1,2 임펠러를 포함하도록 구성되어 상기 모터의 구동력이 회전축을 통해 전달되어 제1,2 임펠러가 회전함에 의해 냉매 가스가 흡입구를 통해 모터실로 유입되고 이어 제1 압축실로 흡입되며 그 제1 압축실에서 1단 압축된 냉매 가스가 제2 압축실에서 2단 압축되어 토출되는 터보 압축기에 있어서, 상기 흡입측을 이루는 모터실과 토출측을 이루는 제2 압축실사이에 고온 상태인 토출측의 열이 저온 상태인 흡입측으로 전달되는 것을 차단하는 단열부재가 설치된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 열전달 차단구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 열전달 차단구조를 첨부도면에 도시한 실시례에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 터보 압축기 열전단 차단구조의 일례가 구비된 터보 압축기의 일례를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 터보 압축기는 내부에 모터(2)가 장착되는 모터 삽입공간(S) 및 그 모터 삽입공간(S)과 연통되도록 흡입구(1a)가 형성된 모터케이싱(1)의 모터 삽입공간(S)에 모터(2)가 장착되고 그 모터(2)에 회전축(3)이 결합된다. 그리고 상기 모터케이싱(1)의 양측에 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)가 모터 삽입공간(S)을 복개하도록 각각 결합되며 그 제1,2 베어링플레이트(4)(5)에 회전축(3)을 반경 방향으로 지지하는 레이디얼 베어링(R)이 각각 결합된다. 상기 모터 삽입공간(S)과 제1,2 베어링 플레이트(4)(5)의 내측면(4a)(5a)들에 의해 모터실(M)이 형성되며 상기 제1 베어링 플레이트(4)의 측부에 형성되는 제1 압축실(P1)과 연통되도록 제1 베어링 플레이트(4)에 제1 가스통로(F1)가 형성된다. 상기 모터케이싱(1)의 흡입구(1a)는 모터(2)를 중심으로 하여 제2 베어링 플레이트(5)가 위치하는 측에 형성된다.

그리고 소정의 면적을 갖도록 형성되는 단열부재(20)가 제2 베어링 플레이트(5)의 일측면(5a)을 씌우도록 모터케이싱(1)과 제2 베어링 플레이트(5)사이에 결합된다. 즉, 상기 모터실(M)을 형성하는 제2 베어링 플레이트(5)의 면(5a)을 복개하도록 결합된다.

상기 단열부재(20)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 베어링 플레이트(5)의 일측면(5a)과 상응하도록 박판으로 형성되는 단열면부(21)와 그 단열면부(21)의 가운데 회전축(3)이 삽입되도록 형성되는 축 삽입구멍(22)과 제2 베어링 플레이트(5)와 결합되는 결합부(23)를 구비하여 이루어진다.

상기 제1 베어링 플레이트(4)의 측면에 소정 형상으로 형성되는 쉬라우드 부재(6) 및 디퓨져 케이싱(7)에 의해 제1 압축실(P1) 및 가스가 유동하는 제2 가스통로(f2)가 형성되며 그 제1 압축실(P1)에 상기 회전축(3)의 단부에 결합되는 제1 임펠러(10)가 위치하게 된다.

상기 제2 베어링 플레이트(5)의 측면에 회전축(3)을 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링(T) 및 그 스러스트 베어링(T)을 복개하는 베어링커버(12)가 결합된다. 그리고 소정의 형상으로 형성된 볼류트 케이싱(8) 및 디퓨져커버(9)가 상기 베어링커버(12)를 복개하도록 제2 베어링 플레이트(5)에 결합되어 제2 압축실(P2) 및 그 제2 압축실(P2)로 가스가 유입되는 제3 가스통로(f3)가 형성되며 그 제2 압축실(P2)에 회전축(3)의 단부에 결합되는 제2 임펠러(11)가 위치하게 된다. 그리고 상기 제2 압축실(P2)과 연통되도록 토출관(13)이 결합되고, 상기 제2,3 가스통로(f2)(f3)는 제4 가스통로(f4)에 의해 연통된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 전원이 인가되면 모터(2)의 구동과 동시에 그 구동력이 회전축(3)을 통해 제1,2 임펠러(10)(11)에 전달되어 제1,2 임펠러(10)(11)가 고속 회전하게 된다. 상기 제1,2 임펠러(10)(11)가 제1,2 압축실(P1)(P2)에서 회전함에 따라, 도 5에 도시한 바와 같이, 냉매 가스가 흡입구(1a)를 통해 모터실(M)로 흡입되고 그 모터실(M)로 흡입된 냉매 가스는 모터(2)를 냉각시키면서 그 모터실(M)을 거쳐 제1 가스통로(f1)를 통해 제1 압축실(P1)로 흡입된다. 상기 제1 압축실(P1)로 흡입된 냉매 가스는 제1 압축실(P1)에서 1단 압축되어 제2 가스통로(f2)와 제4 가스통로(f4) 그리고 제3 가스통로(f3)를 통해 제2 압축실(P2)로 흡입되고 그 제2 압축실(P2)에서 냉매 가스가 2단 압축되어 토출관(13)을 통해 토출된다.

상기 과정에서 흡입구(1a)를 통해 모터실(M)로 흡입되는 냉매 가스는 증발기를 거친 저온 상태이며 상기 모터실(M)을 거친 냉매 가스는 모터(2)를 냉각시킨 상태이므로 온도가 약간 상승한 상태이며 제1 압축실(P1)을 거친 냉매 가스는 1단 압축되는 과정에서 온도가 보다 상승하게 되고 제2 압축실(P2)을 거친 냉매 가스는 2단 압축되는 과정에서 온도가 상승하여 고온 상태가 된다. 이와 같은 과정이 지속적으로 이루어지면서 고온 상태인 제2 압축실(P2) 및 토출관(13), 즉, 토출측의 열이 제2 베어링 플레이트(5)로 전달된다. 이때 상기 모터실(M)을 이루는 제2 베어링 플레이트(5)의 일측면(5a)에 결합된 단열부재(20)에 의해 제2 베어링 플레이트(5)로 전달되는 열이 모터케이싱(1)의 모터실(M)로 전달되는 것이 차단됨으로써 모터실(M)이 가열되는 것이 방지된다. 상기 모터실(M)이 고온측의 열에 의해 가열되는 것이 방지됨으로써 모터케이싱(1)에 형성된 흡입구(1a)를 통해 모터실(M)로 흡입되는 저온 상태의 냉매 가스가 가열되는 것을 방지하게 되어 모터실(M)에 장착된 모터(2)를 냉각시키는 냉매 가스가 저온 상태에서 모터(2)를 냉각시키게 되므로 모터(2)의 냉각 효과를 높이게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기의 열전달 차단구조는 저온 상태의 냉매 가스가 흡입되고 압축되어 고온의 상태로 토출되는 과정에서 냉매 가스가 토출되는 토출측의 열이 냉매 가스가 흡입되는 흡입측으로 전달되는 것을 차단하게 되므로 흡입구를 통해 모터실로 흡입되는 냉매 가스가 저온 상태로 모터를 냉각시키게 되어 모터의 냉각 효율을 높이게 됨으로써 모터의 효율이 높아지게 되어 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

냉매 가스가 흡입되는 흡입구가 구비된 모터실과 상기 모터실의 양측에 각각 형성되는 제1,2 압축실과 상기 모터실에 장착되는 모터와 상기 모터에 결합되는 회전축과 상기 회전축의 양단부에 각각 결합되어 상기 제1,2 압축실에 회전 가능하도록 각각 위치하는 제1,2 임펠러를 포함하도록 구성되어 상기 모터의 구동력이 회전축을 통해 전달되어 제1,2 임펠러가 회전함에 의해 냉매 가스가 흡입구를 통해 모터실로 유입되고 이어 제1 압축실로 흡입되며 그 제1 압축실에서 1단 압축된 냉매 가스가 제2 압축실에서 2단 압축되어 토출되는 터보 압축기에 있어서, 상기 흡입측을 이루는 모터실과 토출측을 이루는 제2 압축실사이에 고온 상태인 토출측의 열이 저온 상태인 흡입측으로 전달되는 것을 차단하는 단열부재가 설치된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 열전달 차단구조.