KR100814619B1 - 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기는, 구동축에 2단계 이상의 임펠러가 순차적으로 배치되고, 상기 임펠러의 회전에 따른 원심력에 의해 속도 에너지를 압력 에너지로 변환시켜 작동 유체를 압축하는 다단 원심식 압축기에 있어서, 상기 각 단계별 임펠러 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측의 통로에, 상기 구동축의 길이 방향에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사하여 상기 임펠러에 들어가는 작동 유체의 흐름에 변화를 주도록 설치되는 하나 이상의 분사 노즐; 상기 분사 노즐에 고압의 유체를 공급하는 유체 공급원; 및 상기 유체 공급원으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐에 공급되는 유체의 압력을 변화시키는 압력 조절 모듈을 포함하는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기를 제공함으로써 달성된다. 이러한 본 발명은, 압력 조절 모듈에 의해 소정의 압력으로 제어된 유체를 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측에 설치된 분사 노즐을 통하여 작동 유체의 주된 흐름 방향에 교차하는 방향으로 분사하는 것에 의해 작동 유체의 흐름을 변화시켜 압축기 용량을 제어한다.

다단, 원심식, 압축기, 용량, 제어, 유체, 분사, 노즐

Description

고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기{Multi-stage centrifugal compressor provided with capacity control device using high pressure working fluid injection method}

도 1은 종래의 일반적인 다단 원심식 압축기의 단면도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다단 원심식 압축기의 구성 개념도.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 다단 원심식 압축기의 주요부 단면도.

도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 다단 원심식 압축기의 주요부 단면도.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 다단 원심식 압축기의 구성 개념도.

본 발명은 다단 원심식 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조를 이루면서 각 단계별 임펠러에 유입되는 작동 유체에 고압의 유체를 분사하여 작동 유체의 흐름을 제어함으로써 압축 용량의 미세 제어가 가능해지도록 한 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기에 관한 것이다.

냉동 시스템이나 공기 제어 시스템 등에서 사용되는 다단 원심식 압축기의 용량 제어는, 도 1에 도시된 것과 같이, 구동축(10)에 여러 단계의 임펠러(21,22...) 중 제1단계의 임펠러(21)로 들어가기 전의 흡입 측 통로(2)에 여러 매의 부채꼴 모양의 입구 가이드 배인(IGV: Inlet Guide Vane)(30)을 방사상으로 배치하고, 별도의 액추에이터(Actuatorr)에 의해 입구 가이드 배인(30)의 개도(즉, 회전 각도)를 조절하여 제1단계 임펠러(21)의 입구 쪽에서 작동 유체(예를 들어, 냉동기의 냉매 가스)의 유동에 이른바 '회전각' 또는 '스월(swirl) 각'을 주어(작동 유체를 회전시켜) 압력 헤드를 변화시킴으로써 용량을 변화시킨다. 도 1에서는 다단 원심식 압축기 중에서, 구동축(10)에 2개의 임펠러(21,22)가 순차적으로 배치된 2단 원심식 압축기를 일례로 도시하였다. 그러나 상기 임펠러는 2단계 이상이 될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는 2단 원심식 압축기를 기준으로 설명하지만 2단 이상의 모든 원심식 압축기에도 다 같이 동일하게 적용된다.

이러한 종래 다단 압축기의 용량 제어는 입구 가이드 배인의 각도에 따라 이른바 '무단계 비례 제어'가 가능하고 제어 범위가 넓으며 효율이 좋아 현재 대부분의 냉동기에서 채택하고 있으나, 부분 부하(저부하) 운전시에는 제어 특성이 나빠 용량 조절이 용이하지 않은 단점이 있다. 즉, 50% 이하의 부분 부하 운전시에는 용량 변화가 입구 가이드 배인의 각도에 따라 매우 민감하게 변화하는데, 예를 들어 입구 가이드 배인의 각도가 1°변화할 때마다 용량이 무려 10%씩 변하는 등, 계획 된 운전 특성을 그대로 실현하기 어렵다.

또한, 고속 회전식 압축기의 경우에는 부분 부하 시 입구 가이드 배인에 의한 작동 유체의 회전 속도가 임펠러의 회전 속도에 비해 현저하게 낮으므로 부하 조절 범위가 좁고 비효율적이 단점이 있다.

위와 같은 문제를 해결하기 위하여 다단 원심식 압축기의 각 임펠러 입구마다 가이드 배인을 설치하는 것을 고려할 수 있으나, 임펠러가 한 방향을 향하는 구조에서는 가이드 배인의 설치할 만한 공간을 확보하기 어렵고 구동축의 길이도 길어져 압축기가 지나치게 비대해지는 문제가 발생한다. 또한, 임펠러마다 설치된 가이드 배인을 세밀하게 제어하기도 어려워 쉽게 적용하지 못하였다. 또한, 입구 가이드 배인을 작동시키기 위하여는 서보 모터, 링크, 기어 세트 또는/및 체인으로 구동되는 복잡한 기계적 조절 기구를 구비하여야 하기 때문에, 압축기의 구조가 복잡해지고 고장이 빈번하며 작동 유체의 누설에 취약 부분이 생기는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 간단한 구조에 의해 각 단계별 임펠러마다 작동 유체의 흐름을 제어하여 압축 용량의 미세 제어가 가능하면서 압축기의 제어 특성을 향상시킬 수 있는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기를 제공하는 것에 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적은, 구동축에 2단계 이상의 임펠러가 순차적으로 배치되고, 상기 임펠러의 회전에 따른 원심력에 의해 속도 에너지를 압력 에너지로 변환시켜 작동 유체를 압축하는 다단 원심식 압축기에 있어서, 상기 각 단계별 임펠러 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측의 통로에, 상기 구동축의 길이 방향에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사하여 상기 임펠러에 들어가는 작동 유체의 흐름에 변화를 주도록 설치되는 하나 이상의 분사 노즐; 상기 분사 노즐에 고압의 유체를 공급하는 유체 공급원; 및 상기 유체 공급원으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐에 공급되는 유체의 압력을 변화시키는 압력 조절 모듈을 포함하는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기를 제공함으로써 달성된다. 이러한 본 발명은, 압력 조절 모듈에 의해 소정의 압력으로 제어된 유체를 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측에 설치된 분사 노즐을 통하여 작동 유체의 주된 흐름 방향에 교차하는 방향으로 분사하는 것에 의해 작동 유체의 흐름을 변화시켜 압축기 용량을 제어한다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 분사 노즐은 각 단계별 임펠러 중 최말단에 배치된 임펠러의 흡입 측 통로에 설치되는 분사 노즐을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 최말단의 임펠러의 흡입 측 통로에는 반드시 설치한다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 제1단계 임펠러의 흡입 측 통로에는 공지의 입구 가이드 배인이 설치되고, 상기 분사 노즐은 제1단계 임펠러를 제외한 나머지 임펠러 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측 통로에 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우에는 공지의 가이드 배인과 분사 노즐을 병용하여 용량 제어를 이행할 수 있다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 분사 노즐은 각 단계별 임펠러 중 제1단계의 임펠러의 흡입 측 통로와 최말단에 배치된 임펠러의 흡입 측 통로에 설치되는 분사 노즐을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 제1단계 임펠러의 흡입 측과 최말단의 임펠러의 흡입 측 통로에는 반드시 설치한다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 유체 공급원은 상기 압축기의 출구 측에 있는 고압 작동 유체의 일부를 사용하는 것으로서, 상기 압축기 출구로부터 연장되는 취출관 및 상기 취출관으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐을 향해 분기 되는 하나 이상의 분기관을 포함하고, 상기 압력 조절 모듈은 상기 취출관의 중간에서 유체의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브로 이루어질 수 있다.

상기 압력 조절 밸브로부터 연장되는 상기 취출관의 말단부와 상기 하나 이상의 분기관 사이에는 상기 하나의 취출관의 유체를 상기 하나 이상의 분기관으로 동일 압력으로 분배하는 분배기가 더 설치되는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명에 있어서, 상기 분사 노즐의 출구 방향은, 상기 통로의 원주 접선 방향으로부터 시작하여 통로의 단면 중심 방향까지 이루는 사이각 내에서 임의의 각도로 설치할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. 도 1과 동일한 부분에 대하여는 동일한 참조 부호를 부여하여 설명한다.

첨부 도면 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다단 원심식 압축기는, 구동축(10)에 2단계 이상의 임펠러(21,22)가 순차적으로 배치되고, 상기 임펠러(21,22)의 회전에 따른 원심력에 의해 속도 에너지를 압력 에너지로 변환시켜 작동 유체(예: 냉동기의 냉매 가스)를 압축하는 다단 원심식 압축기로서, 상기 각 단계별 임펠러(21,22,..) 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측의 통로(2)에 상기 구동축(10)의 길이 방향에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사하도록 설치되는 하나 이상의 분사 노즐(100)과, 상기 분사 노즐(100)에 고압의 유체를 공급하기 위한 유체 공급원 및 상기 유체 공급원으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐(100)에 공급되는 유체의 압력을 변화시키는 압력 조절 모듈을 포함한다.

상기 분사 노즐(100)은, 구동축(10)의 길이 방향에 교차하는 방향 즉, 작동 유체의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사하도록 설치되어, 부하의 변동에 대응하여 고압의 유체를 분사함으로써 작동 유체의 주된 흐름에 변화를 주어 어느 하나 이상의 임펠러(21, 22,... 중 어느 하나)로 들어가는 작동 유체의 양을 조절하여 압축기의 용량을 제어한다.

상기 분사 노즐(100)의 설치 방향은, 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와 같이, 상기 통로(2)의 원주 접선 방향으로 배치할 수 있다. 그러면 고압의 유체는 분사 노즐(100)로부터 흡입 측의 통로(2)의 원주 접선 방향으로 분사된다. 고압의 유체를 흡입 측 통로(2)의 원주 접선 방향으로 분사하면 임펠러(21)로 들어가는 작동 유체의 흐름에 스월(swirl) 유동을 형성하기 용이하고, 스월 유동은 작동 유체를 회전시킴과 더불어 작동 유체의 흐름을 방해(blocking)하게 되고, 그에 따라 임펠러(10)에 흡입되는 작동 유체의 양이 줄어든다. 이와 병행하여 상기 분사 노 즐(100)로부터 분사되는 유체의 압력을 조절하면 작동 유체의 흡입량이 비례적으로 변화함으로써 임펠러(10)로 흡입되는 작동 유체의 양이 비례적으로 변화된다.

한편, 본 실시예에 따른 도면에서는 임펠러(21,22)가 두 개 설치된 2단 원심식 압축기를 일례로 나타내면서, 상기 분사 노즐(100)이 제2단계 임펠러(22)의 앞에만 흡입 측 통로(2)에만 설치되고, 제1단계 임펠러(22)의 흡입 측 통로(2)에는 공지의 입구 가이드 배인(30)이 그대로 설치된 형태를 나타낸다. 그러나 도시된 형태는 하나의 예를 대표적으로 보여주는 것이지 본 발명의 가능한 구성을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 2단 이상의 다단 원심식 압축기에서, 압축기에 구비된 모든 임펠러의 앞에 분사노즐(100)을 모두 설치할 수 있고, 모든 임펠러 중 어느 하나에만 분사노즐(100)을 설치할 수 있으며, 모든 임펠러 중 선택된 2개 이상의 임펠러에만 분사노즐(100)을 설치할 수도 있다. 또한, 용량 조절 수단을 분사 노줄(100)만으로 구성할 수도 있고, 분사노즐(100)에 더하여 공지의 입구 가이드 배인(30)을 병용할 수도 있다. 분사노즐(100)과 입구 가이드 배인(30)을 병용하는 경우에는 분사노즐(100)과 입구 가이드 배인(30) 중 어느 하나를 주된 용량 제어 수단으로 활용하고 나머지 하나는 보조적인 용량 제어 수단으로 활용할 수 있다.

도면에 도시된 실시예와 같이 2단 원심식 압축기에서는 제1단계 임펠러(21)의 흡입 측 통로(2)에만 공지의 입구 가이드 배인(30)에 대신하여 분사노즐(100)을 설치할 수 있다. 또한, 제2단계 임펠러(22, 최말단 임펠러)의 흡입 측 통로(2)에만 설치할 수 있고, 제1단계 임펠러(21)와 제2단계 임펠러(22, 최말단 임펠러)의 흡입 측 통로(2)에 모두 설치할 수 있으며, 제1단계 임펠러(21)의 흡입 측 통로(2)에는 공지의 입구 가이드 배인(30)을 설치하고 제2단계 임펠러(22, 최말단 임펠러)에는 분사노즐(100)을 설치할 수도 있다. 위와 같은 사항은 후술하는 다른 실시예들에 있어서도 동일하다.

그리고 상기 유체 공급원은 상기 하나 이상의 분사 노즐(100)에 고압의 유체를 공급한다. 고압의 유체는 작동 유체와 다른 별도의 유체를 압축하여 공급하는 것이 아니라 작동 유체와 동일한 유체를 사용한다. 이를 위하여, 압축기의 출구(4) 측에 있는 고압의 작동 유체의 일부를 사용한다. 따라서 상기 유체 공급원은, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축기 출구(4)의 일측으로부터 취출관(200)을 연결하고, 이 취출관(200)으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐(100)을 향해 분기 되는 하나 이상의 분기관(250)을 포함한다.

상기 압력 조절 모듈은, 부하의 변동에 따라 상기 유체 공급원으로부터 하나 이상의 분사 노즐(100)에 공급되는 유체의 압력을 변화시키는 역할을 하는 것으로서, 도 2에 도시된 실시예와 같이, 상기 취출관(200)의 중간에 압력 조절 밸브(300)를 설치하여 취출관(200)으로부터 분기관(250)으로 공급되는 유체의 압력을 조절한다.

상기 각 분사 노즐(100)로부터 토출되는 고압 유체의 압력은 모든 분사 노즐(100)에 있어서 동일한 것이 바람직하다. 이를 위하여, 본 발명에서는, 상기 압력 조절 밸브(300)로부터 연장되는 상기 취출관(200)의 말단부와 상기 하나 이상의 분기관(250) 사이에 상기 하나 이상의 분기관(250)으로 동일 압력의 유체를 분배하는 분배기(350)가 설치된다. 상기 분배기(350)의 예로서는 이른바 '플리넘 챔 버(plenum chamber)' 형태를 들 수 있다.

상기 분사 노즐(100)의 구체적인 설치 형태는, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기의 흡입측 통로(2)에 균일 간격으로 동일 크기의 분사공(110)을 형성하고, 각 분사공(110)에 커넥터(120)를 설치하며, 각 커넥터(120)에 상기한 분기관(250)을 연결한 구조로 이루어질 수 있다.

이와 같이 이루어진 본 발명은, 부하의 감소에 따라 압력 조절 모듈 즉, 압력 조절 밸브(300)가 작동하여 유체 압력을 제어한 후 분사 노즐(100)로 공급하여 압축기의 흡입 측 통로(2)에서 작동 유체의 주된 흐름에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사함으로써 임펠러(21 또는/그리고 22)로 들어가는 작동 유체의 흐름을 변화시키게 된다.

구체적으로, 도 3 및 도 4와 같이, 흡입 측 통로(2) 부분에서 접선 방향으로 배치된 분사 노즐(100)을 통해 고압의 유체를 분사하면, 임펠러(22)로 들어가는 작동 유체의 흐름에 스월 유동이 형성됨으로써 임펠러(22)에 들어가는 작동 유체의 입사각이 변화됨과 동시에 작동 유체의 흐름에 방해가 일어난다. 부하의 감소에 대응하여, 상기 압력 조절 밸브(300)는 분사 노즐(100)로부터 분사되는 유체의 압력을 조절하면 임펠러(100)로 유입되는 작동 유체의 흡입량이 비례적으로 변화되어 압축기의 용량이 변화된다.

앞서 설명한 바와 같이, 입구 가이드 배인(30) 만으로 압축기의 용량을 제어하는 종래의 방식에 있어서는, 부분 부하 운전시 입구 가이드 배인에 의한 작동 유체의 회전 속도가 임펠러(10)의 회전 속도에 비해 현저하게 낮아 비효율적이고, 입 구 가이드 배인의 각도에 따라 용량이 매우 민감하게 변화한다는 단점이 있다. 그러나 본 발명에 따른 분사노즐(100)을 사용하는 구성에서는 분사노즐(100)로부터 분사되는 고압 유체의 압력만 변화시키면 되므로 부분 부하에서도 계획된 운전 특성을 효과적으로 실현할 수 있다. 입구 가이드 배인(30)과 분사노즐(100)을 병용하는 경우에는 서로 부족한 부분을 보완하는 효과를 얻을 수 있게 된다. 예컨대, 입구 가이드 배인(30)과 분사노즐(100)을 병용하는 경우에는, 분사노즐(100)은 입구 가이드 배인(30)에서 부분 부하(저부하) 제어 특성을 보완할 수 있다.

또한, 제1단계 이후에 설치된 임펠러의 흡입 측 통로에는 입구 가이드 배인이라고 하는 용량 제어 수단을 설치하기 곤란한 문제들이 있었으나, 본 발명에 따른 분사노즐(100)은 크기가 작고 구성이 간단하여 설치가 용이하다.

첨부 도면 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 다단 원심식 압축기이다. 이는 이미 앞에서 설명한 바와 같이, 제1단 임펠러(21)의 흡입 측 통로(2)에 기존의 입구 가이드 배인을 배제하고 본 발명에 따른 분사노즐(100)을 설치하고, 나머지 어느 하나 이상의 임펠러 즉, 도시된 예에서는 최말단의 임펠러(22)의 흡입 측 통로(2)에 분사 노즐(100)을 설치한 예를 보여준다. 그 이외의 구성, 작용, 효과들은 전술한 제1실시예에서 설명한 사항과 동일하다.

이러한 본 발명은 용량 제어 장치가 모두 분사노즐(100)로 이루어지므로 압축기의 크기를 줄일 수 있고 부분 부하 시의 제어 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

첨부 도면 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 다단 원심식 압축기의 용량 제어 장치에 대한 다른 하나의 예를 보여준다. 이는 분사노즐(100)의 설치방향이 전술한 실시예와 다르다. 즉, 전술한 실시예에 있어서는 분사노즐(100)의 출구가 통로의 원주 접선 방향을 향하도록 설치하여 고압 유체를 원주 접선 방향으로 분사하였으나, 본 실시예에서는 분사노즐(100)의 출구를 통로의 중심을 향하도록 설치하여 고압 유체를 통로의 반경 방향 내측(단면 중심 방향)으로 분사하도록 한 구성이다. 고압 유체가 통로의 원주 접선 방향으로 분사하는 경우에는 작동 유체의 흐름에 스월(또는 회전, 또는 소용돌이)을 형성하였으나, 고압 유체를 통로의 중심 방향으로 반사하는 경우에는 고압의 유체는 주로 작동 유체의 흐름을 방해(blocking)하는 역할을 함께 되고 분사 압력이 커질수록 방해작용도 커져서 임펠러에 흡입되는 작동 유체의 양을 줄여 용량을 제어하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 분사노즐(100)의 설치 방향 즉, 분사 노즐(100)의 출구의 방향을, 분사노즐(100)의 출구가 통로(2)의 원주 접선 방향으로부터 시작하여 통로의 단면 중심 방향까지 이루는 사이각 내에서 임의의 각도로 설치하는 것을 허용한다. 분사노즐(100)의 출구의 방향이 원주 접선 방향에 가까울수록 '작동 유체의 흐름에 스월을 형성하는' 역할이 더 커지고, 단면 중심 방향에 가까울수록 '작동 유체의 흐름을 방해하는' 역할이 더 커진다.

하나의 임펠러에만 분사 노즐을 설치하는 경우에는, 분사노즐(100)의 출구 방향을, 원주 접선 방향으로부터 시작하여 통로의 단면 중심 방향까지 이루는 사이각 내에서 임의의 각도로 설치하면 된다.

2개 이상의 임펠러 흡입 측에 각각 분사노즐(100)을 설치하는 경우, 어느 하나의 임펠러에 해당하는 분사노즐(100)의 출구 방향과 나머지의 임펠러에 해당하는 분사노즐(100)의 출구 방향은 서로 자유롭게 설정할 수 있다. 즉, 각 분사 노즐(100)의 출구 방향은 동일하게 할 수도 있고 상이하게 할 수도 있다. 예를 들어, 2개의 임펠러 앞에 각각 분사노즐(100)을 설치한다고 하면, 어느 하나의 임펠러에 해당하는 분사노즐(100)의 방향은 통로의 원주 접선 방향으로(또는 원주 접선 방향에 더 가까운 각도로) 설치하고, 나머지 하나의 임펠러에 해당하는 분사노즐(100)은 통로의 단면 중심 방향을 향하여(또는 통로의 단면 중심 방향에 더 가까운 각도로) 설치할 수 있고, 두 분사노즐(100)의 방향을 동일하게 설치할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 임펠러의 흡입 측 통로에 분사노즐을 설치하여 고압의 유체를 분사함으로써 임펠러에 흡입되는 작동 유체의 흐름에 변화를 주는 간단한 구조에 의해 압축 용량의 미세 제어가 가능하면서 압축기의 제어 특성을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 첨부도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 구동축에 2단계 이상의 임펠러가 순차적으로 배치되고, 상기 임펠러의 회전에 따른 원심력에 의해 속도 에너지를 압력 에너지로 변환시켜 작동 유체를 압축하는 다단 원심식 압축기에 있어서,

   상기 각 단계별 임펠러 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측의 통로에, 상기 구동축의 길이 방향에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사하여 상기 임펠러에 들어가는 작동 유체의 주된 흐름에 변화를 주도록 설치되는 하나 이상의 분사 노즐;

   상기 분사 노즐에 고압의 유체를 공급하는 유체 공급원; 및

   상기 유체 공급원으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐에 공급되는 유체의 압력을 변화시키는 압력 조절 모듈을 포함하여,

   상기 압력 조절 모듈에 의해 소정의 압력으로 제어된 유체를 상기 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측에 설치된 분사 노즐을 통하여 작동 유체의 주된 흐름 방향에 교차하는 방향으로 분사하는 것에 의해 작동 유체의 흐름이 변화되어 압축기 용량이 제어되며,

   상기 분사 노즐은 각 단계별 임펠러 중 최말단에 배치된 임펠러의 흡입 측 통로에 설치되는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기.
3. 구동축에 2단계 이상의 임펠러가 순차적으로 배치되고, 상기 임펠러의 회전에 따른 원심력에 의해 속도 에너지를 압력 에너지로 변환시켜 작동 유체를 압축하는 다단 원심식 압축기에 있어서,

   상기 각 단계별 임펠러 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측의 통로에, 상기 구동축의 길이 방향에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사하여 상기 임펠러에 들어가는 작동 유체의 주된 흐름에 변화를 주도록 설치되는 하나 이상의 분사 노즐;

   상기 분사 노즐에 고압의 유체를 공급하는 유체 공급원; 및

   상기 유체 공급원으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐에 공급되는 유체의 압력을 변화시키는 압력 조절 모듈을 포함하여,

   상기 압력 조절 모듈에 의해 소정의 압력으로 제어된 유체를 상기 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측에 설치된 분사 노즐을 통하여 작동 유체의 주된 흐름 방향에 교차하는 방향으로 분사하는 것에 의해 작동 유체의 흐름이 변화되어 압축기 용량이 제어되며,

   각 단계별 임펠러 중 제1단계 임펠러의 흡입 측 통로에는 공지의 입구 가이드 배인이 설치되고, 상기 분사 노즐은 제1단계 임펠러를 제외한 나머지 임펠러 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측 통로에 설치되는 것을 특징으로 하는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기.
4. 구동축에 2단계 이상의 임펠러가 순차적으로 배치되고, 상기 임펠러의 회전에 따른 원심력에 의해 속도 에너지를 압력 에너지로 변환시켜 작동 유체를 압축하는 다단 원심식 압축기에 있어서,

   상기 각 단계별 임펠러 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측의 통로에, 상기 구동축의 길이 방향에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사하여 상기 임펠러에 들어가는 작동 유체의 주된 흐름에 변화를 주도록 설치되는 하나 이상의 분사 노즐;

   상기 분사 노즐에 고압의 유체를 공급하는 유체 공급원; 및

   상기 유체 공급원으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐에 공급되는 유체의 압력을 변화시키는 압력 조절 모듈을 포함하여,

   상기 압력 조절 모듈에 의해 소정의 압력으로 제어된 유체를 상기 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측에 설치된 분사 노즐을 통하여 작동 유체의 주된 흐름 방향에 교차하는 방향으로 분사하는 것에 의해 작동 유체의 흐름이 변화되어 압축기 용량이 제어되며,

   상기 분사 노즐은, 각 단계별 임펠러 중 제1단계의 임펠러의 흡입 측 통로와 최말단에 배치된 임펠러의 흡입 측 통로에 설치되는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기.
5. 구동축에 2단계 이상의 임펠러가 순차적으로 배치되고, 상기 임펠러의 회전에 따른 원심력에 의해 속도 에너지를 압력 에너지로 변환시켜 작동 유체를 압축하는 다단 원심식 압축기에 있어서,

   상기 각 단계별 임펠러 중 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측의 통로에, 상기 구동축의 길이 방향에 교차하는 방향으로 고압의 유체를 분사하여 상기 임펠러에 들어가는 작동 유체의 주된 흐름에 변화를 주도록 설치되는 하나 이상의 분사 노즐;

   상기 분사 노즐에 고압의 유체를 공급하는 유체 공급원; 및

   상기 유체 공급원으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐에 공급되는 유체의 압력을 변화시키는 압력 조절 모듈을 포함하여,

   상기 압력 조절 모듈에 의해 소정의 압력으로 제어된 유체를 상기 어느 하나 이상의 임펠러의 흡입 측에 설치된 분사 노즐을 통하여 작동 유체의 주된 흐름 방향에 교차하는 방향으로 분사하는 것에 의해 작동 유체의 흐름이 변화되어 압축기 용량이 제어되며,

   상기 유체 공급원은, 상기 압축기의 출구 측에 있는 고압 작동 유체의 일부를 사용하는 것으로서, 상기 압축기 출구로부터 연장되는 취출관 및 상기 취출관으로부터 상기 하나 이상의 분사 노즐을 향해 분기 되는 하나 이상의 분기관을 포함하고, 상기 압력 조절 모듈은 상기 취출관의 중간에서 유체의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 압력 조절 밸브로부터 연장되는 상기 취출관의 말단부와 상기 하나 이상의 분기관 사이에는 상기 하나의 취출관의 유체를 상기 하나 이상의 분기관으로 동일 압력으로 분배하는 분배기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기.
7. 제2항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 분사 노즐의 출구 방향은, 상기 통로의 원주 접선 방향으로부터 시작하여 통로의 단면 중심 방향까지 이루는 사이각 내에서 임의의 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 고압 유체 분사식 용량 제어 장치를 구비하는 다단 원심식 압축기.

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