KR101148514B1

KR101148514B1 - 원심 압축기

Info

Publication number: KR101148514B1
Application number: KR1020090110230A
Authority: KR
Inventors: 박준영; 박무룡; 최범석; 황순찬; 윤의수
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2012-05-25
Also published as: KR20110053625A

Abstract

본 발명의 원심 압축기는, 고속으로 회전되어 유입된 유체를 압축하는 임펠러(Impeller); 임펠러의 둘레를 따라 등간격으로 마련되며, 임펠러에 의해 압축된 유체가 이동되는 베인과 베인이 편심되되 제자리에서 회전 가능하게 결합되는 베인몸체를 각각 갖는 복수 개의 베인유닛을 구비하는 디퓨져(Diffuser); 베인유닛을 구동하여, 임펠러에 대한 베인의 간격 또는 각도를 조절하는 구동유닛; 및 디퓨져를 통과한 유체를 모아서 외부 배관으로 전달하는 볼류트(Volute);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 간단한 구조로 임펠러에 대한 디퓨져 베인의 반경 방향 간격뿐만 아니라 각도를 조절할 수 있어 작동 유량이 변하더라도 기존의 압축기에 비해 높은 효율을 유지하며 넓은 운전범위를 확보할 수 있다.

압축기, 베인, 간격, 각도, 임펠러, 디퓨져, 구동

Description

원심 압축기{Centrifugal Compressor}

본 발명은, 원심 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 임펠러와 베인의 반경 방향 간격 및 임펠러에 대한 베인의 각도를 조절할 수 있어 넓은 운전범위를 확보할 수 있으면서도, 작동 유량이 변하더라도 높은 효율을 유지할 수 있는 원심 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기란, 기체와 같은 유체를 압축시켜 압력을 높이는 기계적 장치로서, 그 압축 방식에 따라 회전식 압축기, 스크롤 압축기, 원심 압축기 등 여러 종류가 있다. 이러한 압축기들 중 특히 원심 압축기는, 고속으로 회전하는 임펠러의 원심력을 이용하여 내부로 유입된 기체를 압축하는 장치로서, 우수한 압축 효율을 구현할 수 있어 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 원심 압축기의 내부 구성을 설명하기 위해 단면 처리한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 구성 중 임펠러와 디퓨져의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 일 실시예에 따른 원심 압축기(1)는, 압축 공간(3S)이 마련되는 하우징(3)과, 가스와 같은 유체가 유입되는 유입부(4)와, 하우징(3)의 압축 공간(3S)에 회전 가능하게 결합되는 임펠러(10, impeller)와, 임펠러(10)에 인접하게 마련되며 임펠러(10)에 의해 압축된 유체의 운동에너지(동압)를 정압으로 변환하는 디퓨져(20, diffuser)와, 디퓨져(20)를 통과한 유체를 모아서 연결배관(미도시)으로 보내주는 볼류트(40, volute)를 포함한다.

임펠러(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원뿔 형태의 원뿔몸체(11)와, 원뿔몸체(11)의 외면에 형성되는 날개부(15)를 포함한다.

그리고, 디퓨져(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 간격으로 배치되는 다수의 베인(30)을 구비한다. 베인(30)과 베인(30) 사이는 임펠러(10)에 의해 압축된 유체가 이동하는 경로가 된다.

그런데, 이러한 종래의 일 실시예에 따른 원심 압축기(1)에 있어서는, 임펠러(10)의 고속 회전에 의해 압축된 유체가 고정 결합되는 디퓨져(20)의 베인(30)들 사이로 통과하게 된다, 이때 설계 유량에서는 임펠러(10)를 통과하여 디퓨져(20)로 유입되는 유체의 유입각과 베인(30)의 설치각이 잘 일치한다. 따라서 유체가 베인(30)의 사이사이를 원활하게 통과할 수 있어 높은 효율을 유지할 수 있다. 그러나 설계유량을 벗어난 운전점에서는 디퓨져(20)로의 유체의 유입각과 베인(30)의 설치각이 어긋나게 되어 디퓨져(20) 내에서의 유체의 이동이 원활하게 이루어지지 않아 원심 압축기(1)의 작동 효율이 낮아지고 운전범위가 제한되는 단점 이 있다. 또한 고주파의 소음이 발생될 수 있다.

이에, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 베인의 회전 각도를 조절할 수 있는 원심 압축기(미도시)가 개발되었으나, 이러한 압축기의 경우 베인의 회전에 따라 원심 압축기의 성능에 민감하게 영향을 미치는 임펠러와 베인의 반경 방향 간격이 변하게 되는 단점을 갖는다. 일반적으로 임펠러와 베인의 반경 방향 간격이 증가하면 원심 압축기의 효율이 감소하고 간격이 감소하면 효율은 증가한다.

따라서, 임펠러에 대한 베인의 각도뿐만 아니라 임펠러와의 반경 방향 간격을 간단한 구조로 조절할 수 있어 압축기가 넓은 운전범위를 확보하면서 작동 효율을 종래보다 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 원심 압축기의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 간단한 구조로 임펠러에 대한 베인의 각도뿐만 아니라 간격을 조절할 수 있어 넓은 운전범위를 확보할 수 있고 작동 유량이 변하더라도 높은 효율을 유지할 수 있는 원심 압축기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 임펠러에 대한 베인의 간격 및 각도를 조절할 수 있어, 임펠러에 의해 압축된 유체가 베인의 사이사이로 원활하게 이동될 수 있으며, 이에 따라 소음 발생을 줄일 수 있는 원심 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 원심 압축기는, 고속으로 회전되어 유입된 유체를 압축하는 임펠러(Impeller); 상기 임펠러의 둘레를 따라 등간격으로 마련되며, 상기 임펠러에 의해 압축된 유체가 이동되는 베인과, 상기 베인이 편심되되 제자리에서 회전 가능하게 결합되는 베인몸체를 각각 갖는 복수 개의 베인유닛을 구비하는 디퓨져(Diffuser); 및 상기 베인유닛을 구동하여, 상기 임펠러에 대한 상기 베인의 간격 또는 각도를 조절하는 구동유닛을 포함하며, 이로 인해 원심 압축기의 작동 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 베인유닛은, 상기 베인몸체를 사이에 두고 상기 베인의 반대측에 마련되는 축심몸체를 더 포함하며, 상기 베인과 상기 축심몸체는 상기 베인몸체에 편심되게 관통된 축심에 의해 상호 연결되며, 이로 인해 구동유닛에 의해 베인몸체가 자전하며 공전할 때 임펠러에 대한 베인의 간격 및 각도를 용이하게 조절할 수 있다.

상기 구동유닛은, 상기 베인몸체들을 자전 및 공전시킴으로써 상기 임펠러와 상기 베인의 간격을 조절하는 간격 조절 구동부; 및 상기 축심몸체들을 제자리에서 회전시킴으로써 상기 임펠러에 대한 상기 베인의 각도를 조절하는 각도 조절 구동부를 포함하며, 이러한 구성에 의해 임펠러에 대한 베인의 간격 및 각도를 정확하게 조절할 수 있다.

상기 베인몸체의 외측부에는 규칙적인 톱니가 형성되어 있으며, 상기 간격 조절 구동부는, 상기 복수 개의 베인몸체의 외측 공간에 배치되며, 내측부에는 상기 복수 개의 베인몸체의 톱니와 상호 맞물림 결합되는 톱니가 형성된 종동 톱니몸체; 및 상기 종동 톱니몸체를 구동시킴으로써 상기 베인몸체를 자전 및 공전시키는 구동수단을 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해 베인몸체는 자전하며 임펠러 주위를 공전할 수 있다.

상기 구동수단은, 상기 종동 톱니몸체의 외면에 형성된 톱니와 맞물림 결합되는 구동 톱니몸체; 및 상기 구동 톱니몸체를 제자리에서 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 축심몸체의 외측부에는 규칙적인 톱니가 형성되어 있으며, 상기 각도 조절 구동부는, 가상의 원 형상으로 배열되는 상기 축심몸체들의 외측에서 상기 축심몸체들의 톱니와 상호 맞물림 결합되는 폐루프 형상의 구동 체인; 및 상기 축심몸체들 중 적어도 어느 하나의 축심몸체에 결합되어 상기 축심몸체를 제자리에서 회전시키는 회전모터를 포함할 수 있다.

상기 회전모터는 외부로부터 전달되는 입력 신호에 따라 회전 각도를 조절하는 스테핑 모터(stepping motor)일 수 있으며, 이로 인해 축심몸체의 회전 각도를 정확하게 조절함으로써 임펠러에 대한 베인의 각도를 정확하게 조절할 수 있다.

상기 간격 조절 구동부에 의해 상기 임펠러에 대한 상기 베인의 간격을 조절한 후, 상기 각도 조절 구동부에 의해 상기 임펠러에 대한 상기 베인의 각도를 조절함으로써, 임펠러에 대한 베인의 간격 및 각도를 순차적으로 조절할 수 있다.

상기 임펠러로부터 상기 디퓨져를 통과하는 상기 유체의 속도 또는 양을 감지하는 감지센서; 및 상기 감지센서에 의해 감지된 정보를 토대로 상기 구동유닛의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 이로 인해 임펠러에 대한 베인의 간격 및 각도 조절이 자동으로 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 간단한 구조로 임펠러에 대한 베인의 각도뿐만 아니라 간격을 조절할 수 있어 넓은 운전범위를 확보할 수 있고 작동 유량이 변하더라도 높은 효율을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 임펠러에 대한 베인의 간격 및 각도를 조절할 수 있어, 임펠러에 의해 압축된 유체가 베인의 사이로 원활하게 이동될 수 있으며, 이에 따라 소음 발생을 줄일 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 일부분을 확대한 확대 도면이고, 도 5는 도 3의 일부분을 하부에서 바라본 도면으로서 축심몸체들의 상호 연동되는 형상을 도시한 도면이며, 도 6은 도 5의 'Ⅵ-Ⅵ' 선에 따른 단면도이다.

전술한 도면들에는 부분적으로 도시되어 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(100)의 개략적인 구성에 대해 먼저 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(100)는, 하우징(미도시)의 압축 공간에 회전 가능하게 결합되는 임펠러(110, Impeller)와, 임펠러(110)의 둘레를 따라 등간격으로 마련되는 복수 개의 베인유닛(130)을 구비하는 디퓨져(120, Diffuser)와, 디퓨져(120)의 베인유닛(130)을 구동시키는 구동력을 발생시키는 구동유닛(150)을 포함한다. 또한, 도시하지는 않았지만, 디퓨져(120)를 통과한 유체를 모아서 외부 배관(미도시)으로 전달하는 볼류트(미도시, Volute)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 복수 개의 베인유닛(130) 각각은 임펠러(110)에 의해 압축된 유체를 다음의 공간으로 배출하는 배출 경로를 형성하는 베인(133)을 구비하며, 구동유닛(150)이 베인유닛(130)을 구동시킴으로써 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 각도뿐만 아니라 임펠러(110)와 베인(133)의 반경 방향 간격이 조절될 수 있다.

임펠러(110)는, 제자리에서 고속으로 회전함으로써 임펠러(110)가 마련된 압축 공간으로 유입된 유체의 운동에너지를 증가시키는 역할을 한다. 이러한 임펠러(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 기본 몸체를 이루는 임펠러몸체(111)와, 임펠러몸체(111)의 외면에 규칙적으로 마련되는 임펠러날개(115)를 포함할 수 있다. 이러한 임펠러(110)는, 도시하지는 않았지만, 그 축심이 구동모터(미도시)와 연결되며 구동모터의 구동 시 임펠러(110)는 고속 회전할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 디퓨져(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러(110)의 둘레 방향을 따라 규칙적으로 배치되며 후술할 구동유닛(150)의 구동 시 구동되는 복수 개의 베인유닛(130)을 구비한다.

복수 개의 베인유닛(130) 각각은, 도 3 및 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 소정 두께를 갖는 원판 형상으로 마련되며 외측부에는 둘레 방향을 따라 톱니(132)가 형성되는 베인몸체(131)와, 베인몸체(131)의 중심에 대해 편심되게 결합되되 제자리에서 회전 가능하게 결합되는 베인(133)과, 베인몸체(131)의 하부에 마련되며 베인(133)과 축심(134)에 의해 연결되는 축심몸체(135)를 포함한다.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 베인몸체(131)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베인(133)이 일 위치에서 회전 가능하게 결합되며 후술할 구동유 닛(150)의 구동력에 의해 자전하며 공전할 수 있는 구조를 갖는다. 이러한 베인몸체(131)의 외면에는 규칙적인 톱니(132)가 형성되어 있으며, 이러한 구조적 특징에 의해 구동유닛(150)의 구동 시 베인몸체(131)는 자전하며 임펠러(110) 주위를 공전할 수 있다. 이러한 동작에 대해서는 후술하기로 한다.

베인(133)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 유선형으로 마련된다. 따라서, 임펠러(110)에 의해 압축된 유체가 베인(133)들 사이로 인입된 후 베인(133)의 유선형의 면을 따라 다음 공간으로 원활하게 이동할 수 있다. 이러한 베인(133)은 베인몸체(131)의 편심된 위치에서 회전 가능하게 결합되기 때문에, 베인몸체(131)가 자전하며 공전할 때 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 각도 및 임펠러(110)와 베인(133) 간의 반경 방향 간격은, 도 4에 도시된 바와 같이, 변경될 수 있다.

그리고 축심몸체(135)는, 도 5및 도 6에 도시된 바와 같이, 베인몸체(131)의 하부에 마련되며 베인(133)의 편심된 축심(134)이 결합된다. 이러한 축심몸체(135)는 후술할 구동유닛(150)의 각도 조절 구동부(160)에 의해 제자리에서 회전할 수 있으며, 이에 따라 임펠러(110)에 대한 베인유닛(130)의 각도를 조절할 수 있다.

한편, 이러한 구성의 베인유닛(130)들은 구동유닛(150)에 의해 구동된다. 즉, 본 실시예의 구동유닛(150)은, 베인몸체(131)와 축심몸체(135)의 이동을 조절함으로써 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 각도 및 임펠러(110)와 베인(133)의 반경 방향 간격을 조절할 수 있다.

본 실시예의 구동유닛(150)은, 베인몸체(131)와 부분적으로 결합되며 베인 몸체(131)를 자전시키며 공전시킴으로써 임펠러(110)와 베인(133)과의 간격을 조절하는 간격 조절 구동부(151, 도 3 참조)와, 축심몸체(135)와 부분적으로 결합되며 베인몸체(131)와 편심되게 결합된 베인(133)을 회전시킴으로써 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 각도를 조절하는 각도 조절 구동부(160, 도 5 참조)를 포함한다.

이들 중, 먼저, 간격 조절 구동부(151)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베인몸체(131)들이 내측에 위치하도록 환형으로 마련되며 내측 및 외측에는 규칙적인 톱니(155, 156)가 형성된 종동 톱니몸체(154)와, 종동 톱니몸체(154)를 회전시키는 구동력을 발생시킴으로써 베인몸체(131)를 자전 및 공전시키는 구동수단(157)을 포함한다.

여기서, 구동수단(157)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 종동 톱니몸체(154)의 외측에 형성된 톱니(156)와 상호 맞물림 결합되는 구동 톱니몸체(158)와, 구동 톱니몸체(158)를 회전시키는 구동모터(159)를 포함할 수 있다.

또한, 도시하지는 않았지만, 종동 톱니몸체(154)에 의해 베인몸체(131)들이 회전할 때, 베인몸체(131)들이 종동 톱니몸체(154)로부터 이탈되지 않고 가상의 공전 궤도를 따라 정확하게 회전할 수 있도록 베인몸체(131)들의 축심(138)들이 링(ring) 형상의 가이드 연결체(미도시)에 의해 연결될 수 있다. 여기서, 베인몸체(131)들의 축심(138)들과 가이드 연결체는 베어링(bearing) 연결 구조를 가질 수 있다.

이러한 구성에 의해, 구동모터(159)를 구동시켜 구동 톱니몸체(158)를 회전시키는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동 톱니몸체(158)의 회전 방향의 반대 방향으로 종동 톱니몸체(154)가 회전하게 되고, 종동 톱니몸체(154)의 회전에 의해 종동 톱니몸체(154)와 맞물림 결합된 베인몸체(131)가 자전하며 공전하게 된다.

이때, 베인(133)의 축심(134)은 베인몸체(131) 상에서 편심되었기 때문에, 베인몸체(131)가 자전하며 공전할 때 베인(133)의 축심(134)은 임펠러(110)에 접근하거나 이격될 수 있으며, 이에 따라 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 반경 방향 간격은 조절될 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 일 위치에서 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 간격은 t1이지만, 간격 조절 구동부(151)에 의해 베인몸체(131)가 자전하면 공전하게 되면 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 간격은 t1보다는 작은 t2가 될 수 있다. 다시 말해, 간격 조절 구동부(151)에 의해 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 간격은 선택적으로 조절될 수 있는 것이다.

다만, 베인(133)이 편심되도록 베인몸체(131)의 일 지점에서 고정 결합되는 경우, 베인몸체(131)가 자전하며 공전될 때, 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 각도는 수시로 변할 수밖에 없으며, 이로 인해 임펠러(110)와 베인(133)의 반경 방향 간격은 조절할 수 있을지라도 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 각도를 최적화하기에는 다소 어려울 수 있다.

따라서, 본 실시예의 베인(133)은 베인몸체(131)에 편심되게 마련되되, 일 지점에서 축 회전할 수 있는 구조를 갖는다. 다시 말해, 베인(133)의 축심(134)이 축심몸체(135)와 연결되는데, 이러한 축심몸체(135)를 각도 조절 구동부(160)에 의해 구동시킴으로써 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 각도를 유연성 있게 조절할 수 있다.

이에 대해 자세히 설명하면, 본 실시예의 각도 조절 구동부(160)는, 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 임펠러(110)의 주변에서 임펠러(110)의 원주 방향을 따라 마련되는 축심몸체(135)들의 적어도 일부분을 감싸며 결합되는 구동 체인(161)과, 다수의 베인유닛(130)들 중 하나의 베인유닛(130)의 축심몸체(135)에 결합되어 축심몸체(135)를 회전시키는 구동력을 발생시키는 회전모터(163)를 구비한다.

축심몸체(135)의 외측부에 형성된 톱니(136)와 구동 체인(161)은 상호 맞물림 결합된다. 따라서 구동 체인(161)의 회전 시 축심몸체(135)들 모두는 동일한 회전 방향 및 각도로 동시에 회전할 수 있다.

회전모터(163)는, 회전 각도 조절이 용이하면서도 정확한 스테핑 모터(163, stepping motor)로 마련될 수 있다. 따라서, 스테핑 모터(163)가 하나의 축심몸체(135)를 회전시킬 때 축심몸체(135)와 맞물림 결합된 구동 체인(161)을 회전시킬 수 있으며, 이에 따라 구동 체인(161)과 상호 맞물림 결합된 다른 축심몸체(135)들도, 전술한 스테핑 모터(163)가 결합된 축심몸체(135)의 회전 각도와 실질적으로 동일한 각도로 회전할 수 있다. 따라서, 스테핑 모터(163)의 구동에 의해 각 축심몸체(135)와 축심(134)으로 연결된 베인(133)의 각도가 조절될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 각도 조절 구동부(160) 및 간격 조절 구동부(151)를 구비한 구동유닛(150)에 의해 베인유닛(130)이 구동되어, 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 반경 방향 간격 및 각도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 넓은 운전범 위를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 작동 유량이 변하더라도 높은 효율을 유지할 수 있고 또한 소음 발생을 종래보다 줄일 수 있다.

한편, 도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(100)는, 디퓨져(120)와 인접하게 마련되어 임펠러(110)로부터 디퓨져(120)를 통과하는 유체의 속도 또는 양을 감지하는 감지센서(미도시)와, 감지센서에 의해 감지된 정보를 토대로 전술한 구동유닛(150)의 구동을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

감지센서는, 디퓨져(120)를 통과하는 유체의 속도 또는 양 등을 감지한 후, 감지된 정보를 제어부로 전송한다. 제어부는 감지센서에 의해 감지된 정보가, 미리 설정된 속도 또는 양의 범위 내에 있는지 판단하고, 가령 범위를 벗어난 경우 구동유닛(150)을 구동시켜 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 반경 방향 간격 또는 각도를 조절할 수 있다.

여기서, 유체의 미리 설정된 속도 또는 양의 범위는, 임펠러(110)의 회전 속도에 따라 각각의 범위를 가질 수 있으며, 제어부는 이러한 정보들을 토대로 구동유닛(150)의 구동을 제어하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기(100)의 작동 효율을 최대화할 수 있다.

다만, 이는 하나의 실시예일 뿐이며, 사용자가 별도의 구동 스위치(미도시) 등을 이용하여 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 반경 방향 간격 또는 각도를 조절할 수도 있음은 물론이다.

이하에서는, 이러한 구성을 갖는 원심 압축기(100)의 작동 방법에 대해 개 략적으로 설명하기로 한다.

먼저, 임펠러(110)를 고속으로 회전시키기 전, 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 반경 방향 간격 및 각도를 조절해야 한다. 이를 위해 구동유닛(150)을 구동시킨다.

이에 대해 상세히 설명하면, 우선 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 반경 방향 간격을 조절하기 위해, 구동유닛(150)의 간격 조절 구동부(151)를 구동시켜 베인(133)이 결합된 베인몸체(131)를 자전 및 공전시킨다. 베인(133)은 베인몸체(131)의 일 지점에 편심되게 결합되기 때문에 베인몸체(131)가 자전하면서 공전할 때 베인(133)의 축심은 임펠러(110)에 근접하거나 이격될 수 있으며 이에 따라 임펠러(110)와 베인(133) 간의 반경 방향 간격은 조절될 수 있다.

이후, 구동유닛(150)의 각도 조절 구동부(160)를 구동시켜 임펠러(110)에 대한 베인(133)의 각도를 조절한다. 각도 조절 구동부(160)를 구동시키면 베인(133)과 축심에 의해 연결된 축심몸체(135)가 제자리에서 회전할 수 있으며, 이에 따라 베인(133)은 각도 조절될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 디퓨져(120)에 구비되는 복수의 베인유닛(130)의 베인(133)들의 위치를 용이하게 조절할 수 있어, 넓은 운전범위를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 작동 유량이 변하더라도 높은 효율을 유지할 수 있으며, 또한 유체와 베인(133)이 충돌됨으로써 발생되는 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.

전술한 실시예에서는, 베인유닛의 축심몸체를 회전시키기 위하여 하나의 축심몸체에 스테핑 모터가 장착되고 전체의 축심몸체가 구동 체인과 맞물림 결합된다고 상술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 축심몸체들 간은 링크 등에 의해 상호 연결될 수 있을 뿐만 아니라 스테핑 모터가 아닌 다른 구동장치에 의해 전체의 축심몸체가 일괄적으로 회전할 수도 있다.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 1은 종래의 일 실시예에 따른 원심 압축기의 내부 구성을 설명하기 위해 단면 처리한 단면도이고,

도 2는 도 1에 도시된 구성 중 임펠러와 디퓨져의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심 압축기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 도 3의 일부분을 확대한 확대 도면이다.

도 5는 도 3의 일부분을 하부에서 바라본 도면으로서 축심몸체들의 상호 연동되는 형상을 도시한 도면이다.

도 6은 도 5의 'Ⅵ-Ⅵ' 선에 따른 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 원심 압축기 110 : 임펠러

120 : 디퓨져 130 : 베인유닛

131 : 베인몸체 133 : 베인

135 : 축심몸체 150 : 구동유닛

151 : 간격 조절 구동부 160 : 각도 조절 구동부

Claims

고속으로 회전되어 유입된 유체를 압축하는 임펠러(Impeller);

상기 임펠러의 둘레를 따라 등간격으로 마련되며, 상기 임펠러에 의해 압축된 유체가 이동되는 베인과, 상기 베인이 편심되되 제자리에서 회전 가능하게 결합되는 베인몸체를 각각 갖는 복수 개의 베인유닛을 구비하는 디퓨져(Diffuser); 및

상기 베인유닛을 구동하여, 상기 임펠러에 대한 상기 베인의 간격 또는 각도를 조절하는 구동유닛을 포함하며,

상기 베인유닛은,

상기 베인몸체를 사이에 두고 상기 베인의 반대측에 마련되는 축심몸체를 더 포함하며,

상기 베인과 상기 축심몸체는 상기 베인몸체에 편심되게 관통된 축심에 의해 상호 연결되는 원심 압축기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 구동유닛은,

상기 베인몸체들을 자전 및 공전시킴으로써 상기 임펠러와 상기 베인의 간격을 조절하는 간격 조절 구동부; 및

상기 축심몸체들을 제자리에서 회전시킴으로써 상기 임펠러에 대한 상기 베인의 각도를 조절하는 각도 조절 구동부를 포함하는 원심 압축기.
제3항에 있어서,

상기 베인몸체의 외측부에는 규칙적인 톱니가 형성되어 있으며,

상기 간격 조절 구동부는,

상기 복수 개의 베인몸체의 외측 공간에 배치되며, 내측부에는 상기 복수 개의 베인몸체의 톱니와 상호 맞물림 결합되는 톱니가 형성된 종동 톱니몸체; 및

상기 종동 톱니몸체를 구동시킴으로써 상기 베인몸체를 자전 및 공전시키는 구동수단을 포함하는 원심 압축기.
제4항에 있어서,

상기 구동수단은,

상기 종동 톱니몸체의 외면에 형성된 톱니와 맞물림 결합되는 구동 톱니몸체; 및

상기 구동 톱니몸체를 제자리에서 회전시키는 구동모터를 포함하는 원심 압축기.
제3항에 있어서,

상기 축심몸체의 외측부에는 규칙적인 톱니가 형성되어 있으며,

상기 각도 조절 구동부는,

가상의 원 형상으로 배열되는 상기 축심몸체들의 외측에서 상기 축심몸체들의 톱니와 상호 맞물림 결합되는 폐루프 형상의 구동 체인; 및

상기 축심몸체들 중 적어도 어느 하나의 축심몸체에 결합되어 상기 축심몸체를 제자리에서 회전시키는 회전모터를 포함하는 원심 압축기.
제6항에 있어서,

상기 회전모터는 외부로부터 전달되는 입력 신호에 따라 회전 각도를 조절하는 스테핑 모터(stepping motor)인 원심 압축기.
제3항에 있어서,

상기 간격 조절 구동부에 의해 상기 임펠러에 대한 상기 베인의 간격을 조 절한 후, 상기 각도 조절 구동부에 의해 상기 임펠러에 대한 상기 베인의 각도를 조절하는 원심 압축기.
제1항에 있어서,

상기 임펠러로부터 상기 디퓨져를 통과하는 상기 유체의 속도 또는 양을 감지하는 감지센서; 및

상기 감지센서에 의해 감지된 정보를 토대로 상기 구동유닛의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 원심 압축기.