KR100414101B1 - 터보 압축기의 디퓨져 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 압축기의 디퓨져 구조에 관한 것으로, 본 발명은 일정 두께와 폭을 갖는 환형 형상으로 형성되어 임펠러가 위치하는 임펠러 삽입공간과 볼류트를 연통시키는 연통로에 위치하는 디퓨져 몸체와; 그 디퓨져 몸체의 일면에 일측이 개구되도록 그 디퓨져 몸체의 내외측을 관통하는 다수개의 개구 유로와; 상기 연통로의 일측벽과 상기 개구 유로에 의해 형성되어 상기 임펠러의 회전력에 의해 유동하는 가스가 통과하는 패싱 유로;로 이루어지도록 구성하여 패싱 유로의 압력 손실을 감소시킴으로써 상기 임펠러를 통해 운동에너지가 증가된 가스 유동의 정압을 상승시키는 성능을 높임은 물론 가공 구조를 간단하게 하여 가스의 압축 성능을 향상시키고 가공 제작 단가를 저렴하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

터보 압축기의 디퓨져 구조{DIFFUSER FOR TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기의 디퓨져 구조에 관한 것으로, 특히 가스의 압축 성능을 우수하게 할 뿐만 아니라 가공을 용이하게 할 수 있도록 한 터보 압축기의 디퓨져 구조에 관한 것이다.

일반적으로 유체를 압축하는 기기인 압축기는 그 압축 방식에 따라 회전식 압축기(ROTARY COMPRESSOR), 왕복동식 압축기(RECIPROCATING COMPRESSOR), 스크롤 압축기(SCROLL COMPRESSOR), 터보 압축기 등 여러 종류가 있다. 이와 같은 압축기는 소정의 내부 공간을 갖는 밀폐용기와 상기 밀폐용기내에 장착되어 구동력을 발생시키는 전동기구부와 상기 전동기구부의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 압축기구부로 구성된다.

상기 터보 압축기는 전동기구부의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러가 압축실내에 위치하여 임펠러의 회전에 의해 가스를 흡입하고 압축하게 된다.

도 1은 상기 터보 압축기의 압축기구부를 도시한 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 터보 압축기의 압축기구부는 소정 형상을 갖는 케이싱(100)의 내부에 흡입 유로(F)와 연통되는 압축실(10)이 구비되고 그 압축실(10)에 임펠러(20)가 회전 가능하게 삽입되며 상기 임펠러(20)는 회전축(30)에 의해 케이싱(100)의 내부에 구비된 전동기구부와 연결된다.

상기 압축실(10)은 흡입 유로(F)와 연통되어 가스가 유입되는 인듀서부(1)와상기 인듀서부(1)에 이어 임펠러(20)가 회전 가능하도록 삽입되는 임펠러 삽입공간(2)과 상기 임펠러 삽입공간(2)에 이어 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시키는 디퓨져부(3) 및 볼류트부(4)로 형성된다. 상기 임펠러 삽입공간(2)의 내벽은 임펠러(20)와 대면되는 쉬라우드부(5)를 이루게 된다.

상기 임펠러(20)는 원뿔 형태로 형성되는 허브부(21)와 상기 허브부(21)의 외면에 형성되는 날개부(22)가 구비되어 이루어지며, 그 임펠러(20)는 상기 임펠러 삽입공간(2)에 삽입된다.

상기 압축실(10)에서 냉매 가스가 압축되는 과정은 먼저, 전동기구부의 구동력이 임펠러(20)에 전달되어 임펠러(20)가 회전하게 되면 그 임펠러(20)의 회전력에 의해 인듀서부(1)로 가스가 유입되며 그 인듀서부(1)로 유입된 가스는 임펠러 삽입공간(2)을 통하면서 운동에너지가 증가되고 그 운동에너지가 증가된 가스는 디퓨져부(3)와 볼류트부(4)를 지나면서 증가된 운동에너지가 정압으로 변환되어 압력이 상승하게 된다. 그 압력이 상승된 가스는 상기 볼류트부(4)와 연통된 토출구(미도시)를 통해 토출된다.

한편, 상기 임펠러(20)의 회전에 의해 증가된 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시키는 디퓨져부(3)는 여러 가지의 형태를 갖게 되는데, 상기 디퓨져는, 도 2에 도시한 바와 같이, 임펠러 삽입공간(2)과 볼류트부(4)를 연통시키는 디퓨져 유로(3a)를 형성하는 일면이 일정 높이와 폭을 갖는 환형의 돌출면(3b)을 이루고 그 돌출면(3b)에 다수개의 베인(V)이 일정 간격을 두고 형성되어 이루어진다.

상기 베인(V)은 소정의 길이를 갖는 유선형 형태로 그 양선단부가 각각 날카로운 에어 포일 형태로 형성됨과 아울러 일정 높이를 갖도록 형성된다.

상기한 바와 같은 구조는 임펠러(20)의 고속 회전에 의해 발생되는 유동이 정지된 상태로 있는 베인(V)의 날카로운 선단 부분을 통하면서 유동에 의한 압력 상호작용에 의해 고주파의 소음이 발생하게 될 뿐만 아니라 베인(V)과 베인(V)사이를 통해 유동하는 가스의 흐름이 불안정하게 되어 베인(V)의 선단부분에서 박리 현상이 발생하게 됨으로써 가스가 유동하는 실제적인 유로를 감소시키게 되어 성능을 저하시키게 되는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 점을 보완한 종래 디퓨져의 다른 형태로, 도 3에 도시한 바와 같이, 일정 두께와 폭을 갖는 환형의 디퓨져 몸체(40)에 일정 간격을 두고 다수개 패싱 유로(41)가 형성되어 이루어진다. 상기 패싱 유로(41)는 상기 디퓨져 몸체(40)의 내주면에 형성되는 입구(42)의 단면 크기와 상기 디퓨져 몸체(40)의 외주면에 형성되는 출구(43)의 단면 크기가 다른 관통 구멍으로 형성되며 그 패싱 유로(41)의 각 부분의 단면은 대략 타원 형태를 이루도록 형성된다.

상기 디퓨져 몸체(40)의 내부에 임펠러(20)가 위치하게 된다.

이와 같은 파이프형 디퓨져는 상기 임펠러(20)가 회전하게 되면 그 임펠러(20)의 회전력에 의해 가스가 유동하게 되며 그 유동 가스는 디퓨져 몸체(40)에 형성된 패싱 유로(41)를 통과하면서 정압이 증가되어 볼류트부(4)를 통해 흐르게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 파이프형 디퓨져는 성능이 우수한 반면 그 디퓨져 몸체(40)에 관통 형성되는 다수개의 패싱 유로(41)가 일정 경사각을 가질 뿐만 아니라 각 부분에서의 단면 크기가 다르게 형성되므로 가공이 난해하고 복잡하여 제작 단가가 고가인 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 가스의 압축 성능을 우수하게 할 뿐만 아니라 가공을 용이하게 할 수 있도록 한 터보 압축기의 디퓨져 구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 디퓨져 구조가 구비된 터보 압축기의 압축기구부를 도시한 단면도,

도 2는 종래 터보 압축기 디퓨져 구조의 일예를 도시한 정면도,

도 3은 종래 터보 압축기 디퓨져 구조의 다른 일예를 도시한 정면도,

도 4는 본 발명의 터보 압축기 디퓨져 구조가 구비된 터보 압축기의 단면도,

도 5는 본 발명의 터보 압축기 디퓨져 구조를 도시한 정면도,

도 6은 본 발명의 터보 압축기 디퓨져 구조의 다른 실시예를 도시한 정면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

2 ; 임펠러 삽입공간 4 ; 볼류트

6 ; 연통로 6a ; 연통로 일측벽

20 ; 임펠러 50 ; 디퓨져 몸체

51 ; 개구 유로 51a ; 직선부

51b ; 반원부 P ; 패싱 유로

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 일정 두께와 폭을 갖는 환형 형상으로 형성되어 임펠러가 위치하는 임펠러 삽입공간과 볼류트를 연통시키는 연통로에 위치하는 디퓨져 몸체와; 그 디퓨져 몸체의 일면에 일측이 개구되도록 그 디퓨져 몸체의 내외측을 관통하는 다수개의 개구 유로와; 상기 연통로의 일측벽과 상기 개구 유로에 의해 형성되어 상기 임펠러의 회전력에 의해 유동하는 가스가 통과하는 패싱 유로;로 이루어진 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 디퓨져 구조가 제공된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 디퓨져 구조를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 터보 압축기 디퓨져 구조가 구비된 터보 압축기의 압축기구부를 도시한 것으로, 이를 참조하여 설명하면, 먼저 상기 터보 압축기의 압축기구부는 소정 형상을 갖는 케이싱(100)의 내부에 흡입 유로(F)와 연통되는 압축실(10)이 구비되고 그 압축실(10)에 임펠러(20)가 회전 가능하게 삽입되며 상기 임펠러(20)는 회전축(30)에 의해 케이싱(100)의 내부에 구비된 전동기구부와 연결된다.

상기 압축실(10)은 흡입 유로(F)와 연통되어 가스가 유입되는 인듀서부(1)와 상기 인듀서부(1)에 이어 임펠러(20)가 회전 가능하도록 삽입되는 임펠러 삽입공간(2)과 그 임펠러 삽입공간(2)의 둘레에 형성되는 볼류트부(4)와 그 볼류트부(4)와 상기 임펠러 삽입공간(2)을 연통시키는 연통로(6)로 형성되며, 그 임펠러 삽입공간(2)의 내벽은 임펠러(20)와 대면되는 쉬라우드부(5)를 이루게 된다.

상기 임펠러(20)는 원뿔 형태로 형성되는 허브부(21)와 상기 허브부(21)의 외면에 형성되는 날개부(22)가 구비되어 이루어지며, 그 임펠러(20)는 상기 임펠러 삽입공간(2)에 삽입된다.

그리고 상기 압축실의 연통로(6)에 디퓨져가 구비된다. 상기 디퓨져는, 도 5에 도시한 바와 같이, 일정 두께와 폭을 갖는 환형 형상으로 형성되는 디퓨져 몸체(50)와, 그 디퓨져 몸체(50)의 일면에 일측이 개구되도록 관통 형성되는 다수개의 개구 유로(51)와, 상기 개구 유로(51)가 형성된 디퓨져 몸체(50)의 일측면에 접촉되어 그 개구 유로(51)와 함께 가스 통로인 패싱 유로(P)를 형성하는 상기 연통로(6)의 일측벽(6a)을 구비하여 이루어진다. 즉, 상기 디퓨져 몸체(50)가 상기 연통로(6)에 위치함과 아울러 그 디퓨져 몸체(50)의 내부에 상기 임펠러(20)가 위치하게 되며 이때 상기 디퓨져 몸체(50)의 개구 유로(51)가 형성된 면이 상기 연통로(6)를 이루는 양측벽 중 하나의 일측벽(6a)에 접촉되도록 위치하여 그 연통로(6)의 일측벽(6a)과 디퓨져 몸체(50)의 개구 유로(51)에 의해 가스가 유동이 통과하는 패싱 유로(P)를 이루게 된다.

상기 개구 유로(51)의 단면 형상은 상기 연통로(6)의 일측벽(6a)측이 개구되고, 상기 일측벽(6a)에 대향하는 직선부(51a)와 이 직선부(51a)의 양측에 형성된 반원부(51b)로 이루어지며, 상기 개구 유로(51)와 연통로(6)의 일측벽(6a)에 의해 형성되는 패싱 유로(P)의 임의 단면 형상은 상기 연통로(6)의 일측벽(6a)과 직선부(51a) 및 반원부(51b)에 의해 대략 장원형으로 이루어진다.

그리고 상기 디퓨져 몸체(50)에 형성되는 개구 유로(51)는 그 디퓨져 몸체(50)의 내주면에 입구(52)측이 형성되고 그 디퓨져 몸체(50)의 외주면에 출구(53)측이 형성되며 그 입구(52)측과 출구(53)측을 연통시키도록 그 디퓨져 몸체(50)의 수직 또는 수평 선상을 기준으로 경사지게 일측이 개구된 형태로 홈이 형성되어 이루어진다.

상기 개구 유로(51)의 임의의 위치에서 단면 형상이 직선부(51a)와 그 직선부(51a)의 양단에 반원 형태로 각각 연장 형성된 반원부(51b)와 그 반원부(51b)의 끝 사이가 개구된 개구부로 이루어지며 그 출구(53)측의 크기가 입구(52)측의 크기보다 크게 형성된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로 상기 디퓨져 몸체(50)가 상기 연통로(6)를 이루는 연통로(6) 양측벽의 일측벽을 돌출되도록 형성하고 그 돌출된 벽에 상기 개구 유로(51)를 형성한 다음 그 개구 유로(51)가 형성된 벽을 그와 대면되는 벽과 접촉되도록 함에 의해 구현될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 디퓨져 몸체(50)에 형성되는 다수개의 개구 유로(51)는 그 단면 형상이 상기 연통로(6)의 일측벽(6a)측이 개구된 타원 형태로 형성된다.

이하, 본 발명의 터보 압축기 디퓨져 구조의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 터보 압축기의 압축기구부는 전동기구부의 회전력이 회전축을 통해 임펠러(20)에 전달되어 그 임펠러(20)가 회전하게 되면 그 임펠러(20)의 회전력에 의해 인듀서부(1)로 가스가 유입되며 그 인듀서부(1)로 유입된 가스는 임펠러 삽입공간(2)을 통하면서 운동에너지가 증가되고 그 운동에너지가 증가된 가스는 디퓨져 몸체(50)의 다수개 개구 유로(51)와 연통로 일측벽(6a)에 의해 형성되는 패싱 유로(P)를 통해 볼류트부(4)로 유동하면서 운동에너지가 정압으로 변환되어 압력이 상승하게 된다. 그 압력이 상승된 가스는 그 볼류트부(4)와 연통된 토출구(미도시)를 통해 토출된다.

본 발명은 디퓨져 몸체(50)에 형성되는 개구 유로(51)와 그 개구 유로(51)에 접면되는 연통로 일측벽(6a)에 의해 파이프형 디퓨져 형태를 이루는 패싱 유로(P)를 형성하게 되므로 가스의 압력을 상승시키는 성능이 우수하게 된다.

또한 본 발명은 가스가 통과하는 패싱 유로(P)가 상기 디퓨져 몸체(50)의 개구 유로(51)와 상기 연통로 일측벽(6a)에 의해 형성되므로 그 디퓨져 몸체(50)의 개구 유로(51)가 일측이 개구된 개구 홈 형태로 형성되어 가공 구조가 간단하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보 압축기의 디퓨져 구조는 임펠러를 통해 운동에너지가 증가된 가스 유동의 정압을 상승시키는 성능이 높게 될 뿐만 아니라 가공 구조가 간단하게 됨으로써 가스의 압축 성능을 향상시키고 가공 제작 단가를 저렴하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 일정 두께와 폭을 갖는 환형 형상으로 형성되어 임펠러가 위치하는 임펠러 삽입공간과 볼류트를 연통시키는 연통로에 위치하는 디퓨져 몸체와; 그 디퓨져 몸체의 일면에 일측이 개구되도록 그 디퓨져 몸체의 내외측을 관통하는 다수개의 개구 유로와; 상기 연통로의 일측벽과 상기 개구 유로에 의해 형성되어 상기 임펠러의 회전력에 의해 유동하는 가스가 통과하는 패싱 유로;로 이루어진 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 디퓨져 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 개구 유로의 단면 형상은 상기 연통로의 일측벽측이 개구되고 상기 일측벽에 대향하는 직선부와 이 직선부의 양측에 형성된 반원부로 이루어지며, 상기 패싱 유로의 단면 형상은 상기 연통로의 일측벽과 상기 개구 유로의 직선부 및 반원부에 의해 대략 장원형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 디퓨져 구조.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 개구 유로는 그 단면 형상은, 상기 연통로의 일측벽측이 개구된 타원 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 터보 압축기의 디퓨져 구조.