KR100388554B1 - 터보 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 터보 압축기는 압축기 내의 저면에 형성되는 액상 냉매의 냉각 작용을 이용하여 열 상승을 방지함으로써 신뢰성 있는 압축이 가능한 압축부와, 상기 압축부를 수납하며 냉매 가스를 흡입하고 토출하는 출입구를 내재하는 케이싱을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징을 가지는 본 발명에 따른 터보 압축기는 압축기 동작시 케이싱 내 저면에 축적되는 액상 냉매를 이용하여 구동 모터를 냉각시킴으로써, 구동 모터가 안정적이고 신뢰성 있게 동작하도록 하여 압축기 전체의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구동 모터의 냉각시 일부 액상 냉매가 기화됨으로써 축적양이 많을 경우에 문제가 될 수 있는 액상 냉매의 양을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

터보 압축기{Turbo compressor}

본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 압축기의 동작시 압축기 내 저면에 형성되는 액체 냉매를 이용하여 상기 압축기 내 구동 모터를 냉각시킴으로써 신뢰성과 효율을 향상시킨 터보 압축기에 관한 것이다.

압축기는 외부의 동력을 이용하여 회전자의 회전 작용으로 인하여 가스 상태인 작동 유체의 압력을 증가시켜 압축 작업을 수행하는 유체 기계로서, 입구와 출구를 통하여 작동 유체의 밀도 상승분이 대략 7% 이상인 경우를 압축기라고 말하고, 그 미만인 경우에는 홴(fan)이나 송풍기(blower)로 분류한다.

이러한 압축기중 한가지인 터보 압축기는 회전하는 원심형 임펠러에 의하여 냉매가 압축되는 원심 압축기를 의미하는데, 왕복동식이나 로터리식, 혹은 스크류식 압축기에 비하여 압축되는 냉매의 유량이나 전체 냉동 용량이 크기 때문에 산업용이나 건물의 중앙 제어식 공기 조화기 등에 폭넓게 이용되고 있으며, 특히 최근에는 일반 가정용 공기 조화기에도 적용 가능한 소형 터보 압축기가 개발되고 있는 실정이다.

상기 터보 압축기는 임펠러의 개수에 따라 1단, 2단 및 그 이상의 단으로 구분되며, 상기 임펠러의 배열 형태에 따라 백 투 백(back to back)형 또는 페이스 투 페이스(face to face)형으로 구분된다.

도 1은 종래 터보 압축기를 나타낸 구조도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 터보 압축기는 소정의 내부 체적을 갖는 케이싱 (101)과, 상기 케이싱(101)의 양측에 복개되는 제 1 베어링 플레이트(102) 및 제 2 베어링 플레이트(103)와, 상기 제 1 베어링 플레이트(102)의 외측면에 장착되는 슈라우드 플레이트(104)와, 상기 슈라우드 플레이트(104)의 외측면에 장착되는 제 1 디퓨져 케이싱(105)과, 상기 제 2 베어링 플레이트(103)의 외측면에 장착되는 베어링 커버(106)와, 상기 베어링 커버(106)를 수용한 상기 제 2 베어링 플레이트(103)의 외측에 장착되는 볼류트 케이싱(107)과, 상기 볼류트 케이싱(107)의 외측면에 장착되는 제 2 디퓨저 케이싱(108)과 상기 모터 케이싱(101)의 내부에 장착되는 구동 모터의 회전자(109)에 압입되고 양단부가 상기한 제 1 베어링 플레이트(102) 및 제 2 베얼링 플레이트(103)를 관통하는 구동축(110)과, 상기 구동축(110)의 일단에고정되고 상기 슈라우드 플레이트(104)와 제 1 디퓨저 케이싱(105)으로 이루어지는 제 1 압축실(114)에 배치되는 1단 임펠러(111)와, 상기 구동축(110)의 타단에 고정되고 상기한 볼류트 케이싱(107)과 제 2 디퓨저 케이싱 (108)으로 이루어지는 제 2 압축실(115)에 배치되는 2단 임펠러(112)와, 상기 제 1 베어링 플레이트(102) 및 제 2 베어링 플레이트(103)에 장착되어 구동축(110)의 축 방향을 지지하는 트러스트 베어링(113)으로 이루어져 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 종래의 터보 압축기는 다음과 같이 동작한다.

구동 모터(130)에 전원이 인가되면 그 구동 모터(130)의 회전자(109)와 함께 구동축(110)이 레이디얼 베어링(117)(118) 및 트러스트 베어링(113)에 의하여 지지되어 회전을 하게 되고, 이와 함께 상기 구동축(110)의 양단에 고정된 제 1 및 제 2 임펠러(111)(112)가 회전을 하게 된다. 이때, 상기 흡입구(119)을 통하여 모터 케이싱(101)으로 흡입되는 냉매 가스는 제 1 가스 통로(120) 및 제 1 흡입 공간(121)을 통하여 제 1 압축실(114)로 흡입되어 제 1 임펠러(111)에 의하여 1단 압축되고 그 1단 압축된 가압축 가스는 다수개의 제 2 가스 통로(122) 및 제 2 흡입 공간(123)을 통하여 제 2 압축실(115)로 흡입되어 제 2 임펠러(112)에 의하여 2단 압축되며, 그 2단 압축된 압축 가스는 볼류트 케이싱(107)에 의하여 모아져 토출구(124)을 통하여 토출된다.

도 2a는 종래 터보 압축기의 정면에서의 단면도이고, 도 2b는 종래 터보 압축기의 측면에서의 단면도이다.

중심에는 회전축(15)이 있고, 상기 회전축은 회전자(12)에 체결되어 있어 호전자의 운동에 따라 같이 움직이게 된다. 상기 회전자(12)를 구동시키는 고정자 (11)는 지지대(14)에 의하여 케이싱(13)에 고정되는데 상기 케이싱(13)의 저면에는 흡입된 일부의 냉매가 액상의 상태로 된 액상 냉매(16)가 축적되어 있는 것을 알 수 있다.

상기의 액상 냉매(16)는 상기 케이싱(13)의 저면에 어느 정도 축적되다가 구동 모터의 열상승으로 인하여 기화가 되므로 어느 일정 지점 이상으로는 축적되지 않고 평형 상태를 유지하게 된다. 이렇게 축적된 액상 냉매는 상기 고정자(11)의 밑면 근처까지 축적되므로 그 양이 상당히 많아 누설시 다른 기기의 오동작을 유발시킬 수 있는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 본 발명은, 압축기 동작시 케이싱 내 저면에 축적되는 액상 냉매를 이용하여 구동 모터를 냉각시킴으로서, 구동 모터가 안정적이고 신뢰성 있게 동작하도록 하여 압축기 전체의 효율을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에, 상기 구동 모터의 냉각시 일부 액상 냉매를 기화시키므로서, 축적양이 많은 상태에서의 누설시 다른 기기들의 오동작을 유발시킬 수 있는 액상 냉매의 양을 감소시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 터보 압축기를 나타낸 구조도.

도 2a는 종래 터보 압축기의 정면에서의 단면도.

도 2b는 종래 터보 압축기의 측면에서의 단면도.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 터보 압축기의 정면에서의 단면도.

도 3b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 터보 압축기의 측면에서의 단면도.

도 4a는 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 터보 압축기의 정면에서의 단면도.

도 4b는 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 터보 압축기의 측면에서의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

102.......제 1 베어링 플레이트 103........제 2 베어링 플레이트

104.......슈라우드 플레이트 105........제 1 디퓨저 케이싱

106.......베어링 커버 107........볼류트 케이싱

108.......제 2 디퓨저 케이싱 110........구동축

111.......1단 임펠러 112........2단 임펠러

113.......트러스트 베어링 114........제 1 압축실

115.......제 2 압축실 117, 118...레이디얼 베어링

120.......제 1 가스 통로 121........제 1 흡입 공간

122.......제 2 가스 통로 123........제 2 흡입 공간

124.......토출구 11, 116....고정자

12, 109...회전자 13, 101....케이싱

14........지지대 15, 110....구동축

16........액상 냉매 17, 119....흡입구

18........방열판

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 터보 압축기는, 구동 모터와, 상기 구동 모터를 통해 구동되는 구동축, 및 상기 구동축의 양단에 복수의 임펠러가 구비되어 이루어진 압축부와, 상기 압축부를 내재하며, 일측에 냉매의 흡입구 및 토출구가 형성된 케이싱으로 이루어진 압축기에 있어서;상기 케이싱 내 저면에 형성된 액상 냉매에 상기 압축부의 구동 모터 일부가 침지되도록 상기 구동축이 케이싱 중심 보다 낮게 형성된 것을 특징으로 한다.

이러한 특징을 가지는 본 발명에 따른 터보 압축기는 액상 냉매를 이용하여 터보 압축기내의 구동 모터를 냉각함과 동시에 액상 냉매가 구동 모터의 열을 흡수하여 기화되게 함으로써 그 축적 양을 감소시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 터보 압축기의 정면에서의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 터보 압축기의 측면에서의 단면도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 터보 압축기는 회전자(12)와 고정자(11)로 구성된 구동 모터와, 상기 구동 모터의 구동으로 회전되는 구동축(15)과, 상기 구동축(15)의 양단에 위치하며 회전 날개의 형상으로 되어 있어 흡입된 냉매를 압축하는 임펠러(미도시)를 포함하고 있으며 중앙에서 케이싱(13)의 저면쪽으로 치우쳐서 설치되는 압축부와;

상기 압축부를 수납하기 위한 지지대(14)와, 냉매 가스를 흡입하는 흡입구 (17)와, 냉매 가스를 토출하는 토출구(미도시)를 내재하는 케이싱(13)으로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 압축부는 실제의 압축을 행하는 부분으로서 그 구동축(15)을 상기 케이싱(13)의 저면에 가깝게 위치시켜 상기 압축부 내 구동 모터의 고정자(11) 일부가 상기 케이싱(13) 저면에 축적된 상기 액상 냉매(16)에 침지되도록 장치한다.

이렇게 액상 냉매(16)에 침지된 상기 고정자(11)는 압축기 작동시 발생하는 열을 액상 냉매(16)를 이용하여 냉각시킬 수 있어 신뢰성 있는 동작이 가능하게 되며, 이러한 냉각 작용시 열을 흡수한 액상 냉매(16)의 일부가 기화됨으로써 그 축적양이 많을 경우에 문제가 되는 액상 냉매(16)의 양을 감소시킬 수 있게 된다.

이러한 구조는 상기 지지대(14) 길이의 조정과 상기 케이싱(13)의 구조를 변경시킴으로써 가능하다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 터보 압축기의 정면에서의 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 터보 압축기의 측면에서의 단면도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 터보 압축기는 회전자(12)와 밑면에 방열판(18)이 설치된 고정자(11)로 구성되는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 구동으로 회전되는 구동축(15)과, 상기 구동축(15)의 양단에 위치하며 회전 날개의 형상으로 되어 있어 흡입된 냉매를 압축하는 임펠러(미도시)를 포함하고 있는 압축부와;

상기 압축부를 수납하기 위한 지지대(14)와, 냉매 가스를 흡입하는 흡입구 (17)와, 냉매 가스를 토출하는 토출구(미도시)를 내재하는 케이싱(13)으로 이루어져 있다.

보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에서는 상기 구동 모터의 고정자(11)의 밑면에 상기 방열판(16)을 설치하여 상기 케이싱(13)의 저면에 축적되어 있는 액상 냉매(16)에 방열판(18)이 침지되도록 한다.

이렇게 액상 냉매(16)에 침지된 상기 방열판(18)은 압축기 작동시 발생하는 구동 모터의 열을 액상 냉매(16)를 이용하여 냉각시킴으로써 신뢰성 있는 동작을 가능하게 한다.

또한, 이러한 냉각 작용시 열을 흡수한 액상 냉매(16)의 일부가 기화됨으로써 그 축적양이 많을 경우에 문제가 되는 액상 냉매(16)의 양을 감소시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 터보 압축기는, 압축기 동작시 케이싱 내 저면에 축적되는 액상 냉매를 이용하여 구동 모터를 냉각시키므로서, 구동 모터가 안정적이고 신뢰성 있게 동작하도록 하여 압축기 전체의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구동 모터의 냉각시 일부 액상 냉매가 기화되므로서, 축적양이 많은 상태에서의 누설시 다른 기기들의 오동작을 유발시킬 수 있는 액상 냉매의 양을 감소시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 구동 모터와, 상기 구동 모터를 통해 구동되는 구동축, 및 상기 구동축의 양단에 복수의 임펠러가 구비되어 이루어진 압축부와,

   상기 압축부를 내재하며, 일측에 냉매의 흡입구 및 토출구가 형성된 케이싱으로 이루어진 압축기에 있어서;

   상기 케이싱 내 저면에 형성된 액상 냉매에 상기 압축부의 구동 모터 일부가 침지되도록 상기 구동축이 케이싱 중심 보다 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 구동 모터는 상기 케이싱 내 저면에 형성된 액상 냉매에 침지되도록 상기 구동 모터 밑에 형성되는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.