KR101729941B1 - 원심 압축기 - Google Patents

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료스케 후쿠야마
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

원심 압축기는, 하우징, 임펠러, 환형의 디퓨저 통로, 및 환형의 가동 부재를 포함한다. 디퓨저 통로는, 상호 대면하는 슈라우드측 벽면과 허브측 벽면에 의해 상기 하우징 내에 구획된다. 가동 부재는, 슈라우드측 벽면과 허브측 벽면 중 하나로부터 디퓨저 통로 내로 돌출되고, 디퓨저 통로로부터 후퇴되도록 구성된다. 가동 부재는 디퓨저 통로보다 더 작은 통로 단면적을 갖는 통과구멍을 가진다. 슈라우드측 벽면과 허브측 벽면 중 다른 하나는 가동 부재가 접촉하는 맞댐부를 가진다. 가동 부재가 맞댐부에 접촉하면, 디퓨저 통로 내에 가동 부재의 상류 측과 하류 측이 통과구멍을 통해 상호 연통한다.

Description

원심 압축기{CENTRIFUGAL COMPRESSOR}
본 발명은 원심 압축기에 관한 것이다.
원심 압축기에서는, 임펠러(impeller)의 회전에 의해 생성된 원심 작용(centrifugal action)에 의해 디퓨저(diffuser) 통로 내로 유체가 고속으로 공급된다. 디퓨저 통로에 공급된 유체는 디퓨저 통로에서 감속되어 압력이 증가된다. 그 후, 압력이 증가된 유체는 디퓨저 통로의 외주에 마련되는 스크롤(scroll)과 같은 볼류트(volute)로 공급된다.
디퓨저 통로의 통로 단면적은 유체가 희망 최대 유속(flow rate)에서 디퓨저 통로 내로 공급되도록 설정된다. 그러므로, 유체가 작은 유속에서 디퓨저 통로 내로 공급되고 볼류트(디퓨저 통로의 하류 측 상에)가 고압이라면, 유체는 거꾸로 흘러 서징(surging)을 유발한다. 서징의 발생은 원심 압축기의 안정된 작동을 방해한다.
이와 관련하여, 특허문헌 1에 개시된 압축기는 조절을 위한, 구체적으로 도 10에 나타낸 바와 같이 디퓨저 통로(101)의 통로 단면적의 제어를 위한 스로틀부(throttle portion; 102)를 포함한다. 스로틀부(102)는, 디퓨저 통로(101)의 일측면에 형성되는 디스크형 디퓨저 플레이트(103)를 포함한다. 디퓨저 플레이트(103)는, 디퓨저 통로(101)를 갖는 하우징(104)에 형성되는 오목부(105) 내에 왕복 운동 가능하게 제공된다.
디퓨저 플레이트(103)는, 원주 방향으로 등 간격으로 이격된 복수의 로드(106)의 각 일단부에 결합된다. 각 로드(106)의 타단부는 하우징(104)의 실린더(107) 내에 배치되는 피스톤(108)이 왕복 운동하도록 피스톤(108)에 결합된다. 실린더(107)의 내부는 피스톤(108)에 의해 헤드 챔버(109)와 로드 챔버(110)로 분할된다. 헤드 챔버(109)는 연통 통로(111)를 통해 토출부(112)에 연결된다. 로드 챔버(110)는 연통 통로(113)를 통해 흡입부(114)에 연결된다. 로드 챔버(110)는, 디퓨저 통로(101)의 통로 단면적이 증가하는 방향으로 디퓨저 플레이트(103)를 가압하는 스프링(115)을 수용한다.
작은 유속에서 유체가 디퓨저 통로(101) 내로 유입되고 토출부(112)가 고압이면, 흡입부(114)와 토출부(112) 사이에 큰 압력차가 발생된다. 이것은 헤드 챔버(109) 내의 압력이 스프링(115)의 가압력을 넘어서게 만들어, 헤드 챔버(109)의 부피가 증가하는 방향으로 피스톤(108)을 이동시킨다. 그러므로, 디퓨저 플레이트(103)는, 디퓨저 통로(101)의 통로 단면적이 감소되는 방향으로 이동된다. 이것은 디퓨저 통로(101)의 통로 단면적을 감소시켜, 유체가 디퓨저 통로(101)를 통해 원활하게 흐르게 한다.
반대로, 토출부(112)에서의 압력이 낮아질수록, 디퓨저 통로(101) 내로 공급되는 유체의 유속이 커지게 된다. 이 경우에, 흡입부(114)와 토출부(112)의 압력차가 작아진다. 그러므로, 스프링(115)의 가압력은, 헤드 챔버(109)의 부피가 감소되는 방향으로 피스톤(108)을 이동시킨다. 한편, 디퓨저 플레이트(103)는, 디퓨저 통로(101)의 통로 단면적이 증가하는 방향으로 이동한다. 이것은 디퓨저 통로(101)의 통로 단면적을 증가시켜, 유체가 디퓨저 통로(101)를 통해 원활하게 흐르도록 한다.
특허문헌 1에 개시된 압축기에서는, 디퓨저 플레이트(103)와, 디퓨저 플레이트(103)와 대면하는 하우징(104)의 벽면 사이의 통로 단면적이 감소됨에 따라 디퓨저 통로(101)의 통로 단면적이 감소된다. 그러므로, 그 위치에서 디퓨저 플레이트(103)를 정확하게 유지하지 못함으로써 디퓨저 통로(101)를 일정하게 좁은 상태로 유지하는 것이 불가능하게 된다.
일본 공개실용신안공보 평6-63897호
본 발명의 목적은 디퓨저 통로를 일정하게 좁은 상태로 유지시킬 수 있는 원심 압축기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양에 따르면, 상호 대면하는, 슈라우드측(shroud-side) 벽면과 허브측(hub-side) 벽면을 갖는 하우징, 상기 하우징 내에 회전 가능하게 지지되는 임펠러, 환형의 디퓨저 통로, 환형의 가동 부재, 및 액츄에이션 기구를 포함하는 원심 압축기가 제공된다. 상기 디퓨저 통로는, 상기 슈라우드측 벽면과 상기 허브측 벽면에 의해 상기 하우징 내에 구획된다. 상기 디퓨저 통로는 통로 단면적을 가진다. 상기 임펠러의 회전에 의해 생성되는 원심 작용에 의해 유체가 상기 디퓨저 통로로 공급된다. 상기 가동 부재는, 상기 슈라우드측 벽면과 상기 허브측 벽면 중 하나로부터 상기 디퓨저 통로 내로 돌출되고 상기 디퓨저 통로로부터 후퇴되도록 구성된다. 상기 가동 부재는, 상기 디퓨저 통로의 상기 통로 단면적보다 더 작은 통로 단면적을 갖는 통과구멍을 가진다. 상기 액츄에이션 기구는, 상기 가동 부재를 돌출 또는 후퇴시킨다. 상기 슈라우드측 벽면과 상기 허브측 벽면 중 다른 하나는, 상기 액츄에이션 기구에 의해 돌출되는 상기 가동 부재가 접촉하는 맞댐부를 가진다. 상기 가동 부재가 상기 맞댐부에 접촉하면, 상기 디퓨저 통로에서 상기 가동 부재의 상류 측과 하류 측은 상기 통과구멍을 통하여 상호 연통한다.
본 발명의 다른 실시 형태들과 이점들은, 첨부된 도면들과 함께, 본 발명의 원리를 실시예에 의하여 예시적으로 나타내는 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 목적 및 이점들과 함께, 본 발명은, 첨부된 도면들과 함께 바람직한 실시예들의 다음 설명들을 참조함으로써 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 원심 압축기를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 후퇴된 상태에서 가동 부재를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 가동 부재의 사시도이다.
도 4는 가동 부재의 종단면도이다.
도 5는 돌출된 상태에서 가동 부재를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 돌출된 상태에서 가동 부재를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 돌출된 상태에서 가동 부재를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 8은 또 또 다른 실시예에 따른 가동 부재의 사시도이다.
도 9는 후퇴된 상태에서 추가 실시예에 따른 가동 부재를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 10은 종래의 원심 압축기의 부분 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 일 실시예에 따른 원심 압축기를 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 원심 압축기(10)는, 하우징(11)을 포함한다. 하우징(11)은 금속(본 실시예에서는, 알루미늄)으로 만들어진다. 하우징(11)은, 후방 하우징 부재(14)와, 후방 하우징 부재(14)에 결합되는 전방 하우징 부재(15)를 가진다. 전방 하우징 부재(15)는 유체를 압축하는 압축 기구(18)를 수용한다. 출력 샤프트(19)는, 후방 하우징 부재(14)을 통하여 연장되어, 전방 하우징 부재(15)의 중심부에서 전방 하우징 부재(15) 내로 돌출된다. 출력 샤프트(19)는 후방 하우징 부재(14)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 출력 샤프트(19)는 구동 기구(미도시)의 작동에 의해 회전된다.
압축 기구(18)는, 전방 하우징 부재(15)의 내부의 중심부에 배치되는 임펠러(20)를 가진다. 임펠러(20)는 전방 하우징 부재(15) 내에서 출력 샤프트(19)의 일단부에 부착된다. 임펠러(20)를 향해 유입되도록 유체가 유입되는 흡입 포트(21)는, 전방 하우징 부재(15)의 중심부에 형성된다. 흡입 포트(21)는, 출력 샤프트(19)의 회전축(L)이 연장되는 방향(축 방향)으로 연장된다. 전방 하우징 부재(15)에는, 임펠러(20)로부터 출력 샤프트(19)의 반경 방향 외측으로 연장되는 환형의 디퓨저 통로(22)가 더 마련된다. 디퓨저 통로(22)의 통로 단면적은, 희망 최대 유속에서 유체가 디퓨저 통로(22) 내로 공급되도록 설정된다. 전방 하우징 부재(15)에는 또한, 디퓨저 통로(22)의 반경 방향의 외측 상에 디퓨저 통로(22)와 연통하는 스크롤과 같은 볼류트(23)가 마련된다.
출력 샤프트(19)의 회전은 임펠러(20)를 회전시켜, 유체를 끌어당기고 흡입 포트(21)를 통하여 임펠러(20)를 향해 유체를 유입시킨다. 흡입 포트(21)를 통해 임펠러(20)를 향해 유입되는 유체는, 임펠러(20)의 회전에 의해 생성되는 원심 작용에 의해 고속에서 디퓨저 통로(22)에 공급된다. 디퓨저 통로(22)에 공급되는 유체는 디퓨저 통로(22)에서 감속되어 압력이 증가, 구체적으로 압축된다. 증가된 압력의 유체는 볼류트(23) 내로 공급되고, 이어서 볼류트(23)로부터 원심 압축기(10)의 외부로 공급된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 후방 하우징 부재(14)는, 제1 하우징부(31)와, 제1 하우징부(31)에 결합되는 제2 하우징부(32)로 형성된다. 제2 하우징부(32)는 디퓨저 통로(22)를 형성하는 허브측 벽면(32a)을 가진다. 허브측 벽면(32a)과, 허브측 벽면(32a)과 대면하는 전방 하우징 부재(15)의 슈라우드측 벽면(15a)은 디퓨저 통로(22)를 구획(define)한다. 제2 하우징부(32)와 대면하는 제1 하우징부(31)의 단부면에는 환형의 오목부(31a)가 마련된다. 오목부(31a)와 제2 하우징부(32)는 배압 챔버(33)를 구획한다.
배압 챔버(33)와 볼류트(23)는 연통 통로(34)를 통해 상호 연결된다. 연통 통로(34)에는 전자기 제어 밸브(35)가 마련된다. 제어 밸브(35)는 연통 통로(34)를 개폐하는 온오프(on-off) 밸브이다. 제어 밸브(35)의 개구는 배압 챔버(33)와 볼류트(23)를 연통 통로(34)를 통해 상호 연통시켜, 연통 통로(34)를 통하여 볼류트(23)로부터 배압 챔버(33) 내로 유체를 유입시킨다. 제어 밸브(35)의 폐쇄는 연통 통로(34)를 통한 배압 챔버(33)와 볼류트(23) 사이의 연통을 차단하여, 연통 통로(34)를 통한 볼류트(23)로부터 배압 챔버(33) 내로의 유체의 유입을 막는다.
배압 챔버(33)는, 배기 통로(36)를 통해 흡입 포트(21)와 연통한다. 배기 통로(36)에는 전자기 제어 밸브(37)가 마련된다. 제어 밸브(37)는 배기 통로(36)를 개폐하는 온오프 밸브이다. 제어 밸브(37)의 개구는 배압 챔버(33)와 흡입 포트(21)를 배기 통로(36)를 통해 상호 연통시켜, 배기 통로(36)를 통하여 배압 챔버(33)에서 흡입 포트(21)로 유체를 토출시킨다. 제어 밸브(37)의 폐쇄는 배기 통로(36)를 통한 배압 챔버(33)와 흡입 포트(21) 사이의 연통을 차단하여, 배기 통로(36)를 통한 배압 챔버(33)로부터 흡입 포트(21)로의 유체의 토출을 막는다.
환형의 가동 부재(40)는, 가동 부재(40)가 허브측 벽면(32a)을 통하여 디퓨저 통로(22) 내로 돌출되거나 디퓨저 통로(22)로부터 후퇴하도록 제2 하우징부(32)에 마련된다. 가동 부재(40)는, 디퓨저 통로(22)를 통해 유체가 순환하는 방향의 입구 부근의 위치(임펠러(20) 근처)에 배치된다. 구체적으로, 가동 부재(40)는 디퓨저 통로(22)의 중간 위치와 임펠러(20)의 외주 단부 사이에 배치된다. 슈라우드측 벽면(15a)은, 가동 부재(40)가 돌출된 상태에서 접촉하는 맞댐부(15b)를 가진다.
가동 부재(40)와 접촉하는 환형의 접촉부(38)는 오목부(31a)의 저면으로부터 돌출되도록 마련된다. 접촉부(38)는 가동 부재(40)보다 더 얇게 설정된다. 가동 부재(40)가 배압 챔버(33)로 후퇴되어 접촉부(38)에 접촉하면, 접촉부(38)와 대면하는 가동 부재(40)의 단부면은 접촉부(38)로부터 부분적으로 돌출된다. 배압 챔버(33)로 유입된 유체는, 가동 부재(40)의 돌출 단부면에 작용한다. 이러한 방식으로, 접촉부(38)와 대면하는 가동 부재(40)의 단부면은, 배압 챔버(33) 내로 유입된 유체를 받는 유체 수용면(40a)을 형성한다.
가동 부재(40)가 배압 챔버(33)로 후퇴하고 유체 수용면(40a)이 접촉부(38)와 접촉하면, 접촉부(38)로부터 대향 측 상의 가동 부재(40)의 단부면(40e)이 허브측 벽면(32a)으로부터 약간 돌출된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 가동 부재(40)에는, 가동 부재(40)를 통해 연장되고 가동 부재(40)의 원주 방향으로 연장되는 한 쌍의 슬릿(41)이 제공된다. 가동 부재(40)는 슬릿(41)에 의해, 가동 부재(40)의 돌출 및 후퇴 방향의 일측에 위치되는 제1 단부(401)와, 이 방향에 반대 측에 상의 제2 단부(402)로 분할된다. 제1 단부(401)와 제2 단부(402)를 연결하는 링크부(403)가 슬릿(41)들 사이에 위치되며, 슬릿(41)들은 가동 부재(40)의 원주 방향으로 배치된다. 구체적으로, 복수의 슬릿(41)들이 가동 부재(40)에 형성된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 링크부(403)는 가동 부재(40)의 원주 방향으로 반대 위치에 배치된다. 가동 부재(40)의 원주 방향으로 배치된 각 링크부(403)의 표면은, 임펠러(20)의 회전 방향(도 4의 화살표 R의 방향)으로 기울어진다. 그러므로, 각 슬릿(41)은, 가동 부재(40)의 반경 방향에 대하여 임펠러(20)의 회전 방향으로 기울어진 2개의 경사면(41k)을 가진다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 가동 부재(40)가 돌출되어 맞댐부(15b)에 접촉하면, 디퓨저 통로(22)에서 가동 부재(40)의 상류 측과 하류 측이 각 슬릿(41)을 통하여 상호 연통한다. 이러한 방식으로, 각 슬릿(41)은, 가동 부재(40)가 돌출 상태에서 맞댐부(15b)에 접촉하면 디퓨저 통로(22)에서 가동 부재(40)의 상류 측과 하류 측이 상호 연통하는 통과구멍을 형성한다. 각 슬릿(41)의 통로 단면적은 디퓨저 통로(22)보다 더 작게 설정된다.
각 슬릿(41)은, 가동 부재(40)가 돌출되어 맞댐부(15b)에 접촉할 때 슈라우드측 벽면(15a)보다 허브측 벽면(32a)에 더 가깝게 위치되도록 가동 부재(40)에 형성된다. 구체적으로, 각 슬릿(41)은, 가동 부재(40)가 맞댐부(15b)에 접촉할 때, 슈라우드측 벽면(15a)과 허브측 벽면(32a) 사이의 위치에서 허브측 벽면(32a)에 더 가깝게 위치되도록 형성된다.
본 실시예의 작용에 대해 설명한다.
본 실시예에서, 유체가 작은 유속에서 디퓨저 통로(22)로 공급되고 볼류트(23)가 희망 고압인 상태라면, 제어 밸브(35)가 개방되고 제어 밸브(37)가 폐쇄된다. 그러면, 볼류트(23) 내의 유체는 연통 통로(34)를 통하여 배압 챔버(33) 내로 유입된다. 구체적으로, 순환 방향에서 가동 부재(40)의 하류 측 상의 유체가 배압(back pressure)으로서 배압 챔버(33) 내로 유입된다.
배압 챔버(33) 내로 유입된 유체는 가동 부재(40)의 유체 수용면(40a)에 작용한다. 배압 챔버(33)와 디퓨저 통로(22) 사이의 큰 압력차의 결과로, 배압 챔버(33) 내의 유체의 압력(배압)은 가동 부재(40)를 맞댐부(15b)를 향하여 돌출시킨다. 가동 부재(40)가 맞댐부(15b)에 접촉하면, 디퓨저 통로(22)에서 가동 부재(40)의 상류 측과 하류 측이 슬릿(41)을 통해 상호 연통한다. 그러므로, 디퓨저 통로(22)는 각 슬릿(41)에 좁아져서, 각 슬릿(41)을 통과할 때 디퓨저 통로(22) 내로 공급되는 유체의 흐름이 조절된다. 결과적으로, 유체가 디퓨저 통로(22) 내로 작은 유속으로 공급되고 볼류트(23)가 희망 고압인 상태에 있더라도, 유체는 디퓨저 통로(22)를 통해 원활하게 흐르게 된다. 각 슬릿(41)의 통로 단면적은 고정된다. 그러므로, 디퓨저 통로(22)에서 가동 부재(40)의 상류 측과 하류 측이 각 슬릿(41)을 통해 상호 연통할 때, 디퓨저 통로(22)는 일정하게 좁은 상태로 유지된다. 구체적으로, 디퓨저 통로(22)의 통로 단면적은 일정하게 유지된다.
유체가 큰 유속으로 디퓨저 통로(22) 내로 공급되면, 제어 밸브(35)가 폐쇄되고 제어 밸브(37)가 개방된다. 그러면, 배압 챔버(33) 내의 유체는 배기 통로(36)를 통해 흡입 포트(21)로 토출된다. 이것은 배압 챔버(33) 내의 압력을 대기압에 가깝게 하여, 배압 챔버(33)와 디퓨저 통로(22) 사이의 압력차를 감소시킨다. 그러므로, 가동 부재(40)는 각 슬릿(41)을 통과하는 유체의 압력에 의해 배압 챔버(33) 내로 후퇴된다. 결과적으로, 유체가 큰 유속에서 디퓨저 통로(22)를 흐르더라도, 유체는 디퓨저 통로(22)를 통해 원활하게 흐르게 된다. 본 실시예에서, 제어 밸브(35)와 제어 밸브(37) 각각은, 배압 챔버(33) 내의 압력을 제어함으로써 가동 부재(40)를 돌출 또는 후퇴시키는 액츄에이션 기구를 형성한다.
전술한 실시예는 다음의 이점을 가진다.
(1) 가동 부재(40)가 돌출되어 맞댐부(15b)와 접촉하면, 디퓨저 통로(22)에서 가동 부재(40)의 상류 측과 하류 측은 슬릿(41)을 통해 상호 연통한다. 이것은 디퓨저 통로(22)를 각 슬릿(41)에 의해 좁히도록 한다. 각 슬릿(41)의 통로 단면적은 고정된다. 그러므로, 디퓨저 통로(22)에서 가동 부재(40)의 상류 측과 하류 측이 각 슬릿(41)을 통해 상호 연통하면, 디퓨저 통로(22)는 일정하게 좁혀진 상태로 유지될 수 있다. 구체적으로, 디퓨저 통로(22)의 통로 단면적은 일정하게 유지된다.
(2) 가동 부재(40)의 돌출 및 후퇴는, 제어 밸브(35) 및 제어 밸브(37)로 배압 챔버(33) 내의 압력을 제어함으로써만 제어될 수 있다. 또한, 가동 부재(40)는, 가동 부재(40)를 돌출 및 후퇴시키기 위한 추가 부재를 준비할 필요 없이 돌출 및 후퇴된다.
(3) 유체의 순환 방향에서 가동 부재(40)의 하류 측 상의 유체는 배압 챔버(33) 내로 유입된다. 이것은, 디퓨저 통로(22)를 통해 흐르는 유체와 다른 유체가 배압 챔버(33) 내로 유입되는 구조에 비하여 구조를 단순화한다.
(4) 각 슬릿(41)은, 가동 부재(40)가 돌출되어 맞댐부(15b)에 접촉할 때에 슈라우드측 벽면(15a)보다 허브측 벽면(32a)에 더 가까운 위치에 위치되도록 가동 부재(40)에 형성된다. 구체적으로, 각 슬릿(41)은, 슈라우드측 벽면(15a)과 허브측 벽면(32a) 사이의 중간 위치보다 허브측 벽면(32a)에 더 가까운 위치에 위치되도록 가동 부재(40)에 형성된다. 슈라우드측 벽면(15a)보다 허브측 벽면(32a)에 더 가까운 디퓨저 통로(22)의 부분은, 임펠러(20)의 회전에 의해 생성되는 원심 작용에 의해 유체가 디퓨저 통로(22) 내로 공급되기 위한 순환 통로를 더 쉽게 제공한다. 그러므로, 허브측 벽면(32a)에 가까운 위치에 각 슬릿(41)을 위치시킴으로써, 디퓨저 통로(22) 내로 공급되는 유체는 각 슬릿(41) 내로 쉽게 흐를 수 있다. 결과적으로, 유체는 각 슬릿(41)을 쉽게 통과한다. 이것은 서징을 억제하고, 원심 압축기(10)의 효율을 향상시킨다.
(5) 각 슬릿(41)은, 가동 부재(40)의 반경 방향에 대하여 임펠러(20)의 회전 방향으로 기울어지는 2개의 경사면(41k)을 가진다. 이것은 임펠러(20)의 회전에 의해 생성되는 원심 작용에 의해 디퓨저 통로(22)에 공급되는 유체가 각 슬릿(41)을 원활하게 통과하도록 한다.
(6) 각 슬릿(41)은 가동 부재(40)의 원주 방향으로 연장된다. 이것은 가동 부재(40)의 원주 방향으로 연속적으로 연장되는 통과구멍으로서, 확실하게 공간을 제공해주는 것을 가능하게 한다. 결과적으로, 유체가 각 슬릿(41)을 통해 원활하게 흐를 수 있다.
(7) 유체가 작은 유속에서 디퓨저 통로(22) 내로 공급되고 볼류트(23) 희망 고압인 상태에 있더라도, 유체는 디퓨저 통로(22)를 통해 원활하게 흐를 수 있다. 이것은 원심 압축기(10)의 작동 범위를 확장시킨다.
(8) 가동 부재(40)와 접촉하는 환형의 접촉부(38)는 오목부(31a)의 저면으로부터 돌출되도록 마련된다. 접촉부(38)는 가동 부재(40)보다 더 얇게 설정된다. 이것은 배압 챔버(33) 내로 유입되는 유체가 가동 부재(40)의 유체 수용면(40a)에 쉽게 작용하도록 하고, 이에 의하여 가동 부재(40)가 돌출되는 방향으로 가동 부재(40)가 원활하게 이동한다.
(9) 가동 부재(40)가 배압 챔버(33)로 후퇴하고 유체 수용면(40a)이 접촉부(38)와 접촉하면, 접촉부(38)로부터 반대 측 상의 가동 부재(40)의 단부면(40e)이 허브측 벽면(32a)으로부터 약간 돌출된다. 이것은, 배압 챔버(33) 내에 후퇴 상태에서의 가동 부재(40)가 돌출 방향으로 이동될 때에, 가동 부재(40)의 단부면(40e)이 제2 하우징부(32)에 걸리는 것을 방지한다. 결과적으로, 가동 부재(40)는, 가동 부재(40)가 돌출되는 방향으로 원활하게 이동된다.
(10) 가동 부재(40)의 돌출 및 후퇴는, 제어 밸브(35) 및 제어 밸브(37) 각각에 의해 배압 챔버(33) 내의 압력을 제어함으로써 제어된다. 그러므로, 원심 압축기(10)의 서징은 원심 압축기(10)의 다양한 동작 조건에 따라 억제되어, 원심 압축기(10)가 효율적으로 작동된다.
전술한 실시예는 다음과 같이 변형될 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 슬릿(41)은, 유체의 순환에 응답하여 가동 부재(40)가 후퇴되는 방향으로 작용하는 동압을 받도록 기울어지는 압력 수용면(41a)을 가질 수도 있다. 압력 수용면(41a)은, 가동 부재(40)가 맞댐부(15b)와 접촉하면, 압력 수용면(41a)의 상류 단부가 압력 수용면(41a)의 하류 단부보다 허브측 벽면(32a)에 더 가깝게 되도록 기울어진다. 즉, 압력 수용면(41a)은, 슬릿(41)의 상류 단부가 슬릿(41)의 하류 단부보다 더 넓게 되도록 허브측 벽면(32a)에 대하여 기울어진다. 이것은, 유체가 각 슬릿(41)을 통해 흐를 때 유체의 동압이 압력 수용면(41a)에 작용하게 한다. 그러므로, 가동 부재(40)가 후퇴하는 동안, 가동 부재(40)는, 가동 부재(40)가 후퇴되는 방향으로 원활하게 이동할 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 가동 부재(40)와 제2 하우징부(32) 사이의 밀봉을 위하여, 환형의 실링 부재(40s)가 가동 부재(40)의 외주면 및 내주면 각각에 부착될 수도 있다. 이 경우에, 배압 챔버(33) 내로 유입되는 유체는 디퓨저 통로(22)를 통해 흐르는 유체와 다를 수 있다. 디퓨저 통로(22)를 통해 흐르는 유체와 다른 유체의 예로는, 슬라이딩 부재들의 윤활이나 구동 기구의 열 발생기의 냉각과 같은 목적을 위해 사용되는 오일이나, 구동 기구의 열 발생기의 냉각을 위해 사용되는 냉각제를 들 수 있다. 이러한 오일이나 냉각제가 배압 챔버(33) 내로 유입되면, 유체의 열이 제2 하우징부(32)를 통해 오일이나 냉각제로 전달된다. 이것은 유체를 냉각시키고, 이에 의해서 원심 압축기(10)의 작동 효율이 향상된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 가동 부재(40)를 통해 연장되고 가동 부재(40)의 원주 방향으로 배치되는 복수의 통과구멍(42)들이, 예를 들면 통과구멍으로서 형성될 수도 있다. 통과구멍(42)들은 도 8에서 원형으로 나타내었다. 통과구멍(42)들의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 타원형일 수 있다.
상술한 실시예에서, 가동 부재(40)의 원주 방향으로 배치되는 링크부(403)의 표면은 가동 부재(40)의 반경 방향으로 연장될 수도 있다.
상술한 실시예에서, 3개 이상의 링크부(403)가 가동 부재(40)에 형성될 수도 있다. 구체적으로, 3개 이상의 슬릿(41)이 가동 부재(40)에 형성될 수도 있다.
상술한 실시예에서, 각 슬릿(41)은, 가동 부재(40)가 돌출되어 맞댐부(15b)에 접촉할 때에 허브측 벽면(32a)보다 슈라우드측 벽면(15a)에 더 가까운 위치에 위치되도록 가동 부재(40)에 형성될 수도 있다.
상술한 실시예에서, 가동 부재(40)는, 유체가 디퓨저 통로(22)를 통해 순환하는 방향의 출구에 가까운 위치(볼류트(23)의 근처)에 배치될 수도 있다.
접촉부(38)는 상술한 실시예로부터 생략될 수도 있다. 이 경우에도, 유체는 오목부(31a)의 저면과, 오목부(31a)의 저면과 대면하는 가동 부재(40)의 단부면 사이에서 흐른다. 이것은, 유체가 가동 부재(40)의 유체 수용면(40a)에 작용하도록 하여, 가동 부재(40)가 맞댐부(15b)를 향해 돌출되도록 한다.
상술한 실시예에서, 가동 부재(40)는, 예를 들면, 전자기 액츄에이터를 사용하여 돌출 및 후퇴될 수도 있다. 이 경우에, 액츄에이터는 가동 부재(40)를 돌출 및 후퇴시키는 액츄에이션 기구를 형성한다.
상술한 실시예에서, 가동 부재(40)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 가동 부재(40)가 슈라우드측 벽면(15a)을 통해 디퓨저 통로(22) 내로 돌출되거나 디퓨저 통로(22)로부터 후퇴되도록 마련될 수도 있다. 즉, 가동 부재(40)는, 슈라우드측 벽면(15a) 및 허브측 벽면(32a) 둘 중 어느 하나를 통해 디퓨저 통로(22) 내로 돌출되고 디퓨저 통로(22)로부터 후퇴되도록 할 수 있는 한, 변형될 수 있다. 도 9의 경우에, 허브측 벽면(32a)은, 가동 부재(40)가 돌출 상태에서 접촉하는 맞댐부(32b)를 가진다. 배압 챔버(15c)는 전방 하우징 부재(15)에 형성된다. 유체가 배압 챔버(33) 내로 유입되면, 가동 부재(40)는 디퓨저 통로(22) 내로 돌출된다. 이것은 가동 부재(40)의 단부면(40e)이 맞댐부(32b)에 접촉하도록 한다. 결과적으로, 슬릿(41)은 디퓨저 통로(22) 내에 위치되어 디퓨저 통로(22)를 좁게한다. 도 9에 나타낸 변형은 상술한 실시예의 구성들과 동일한 이점들을 가진다.
상술한 실시예에서, 배압 챔버(33)는 배기 통로(36)를 통해 원심 압축기(10)의 외부와 연통할 수도 있다.
상술한 실시예에서, 가동 부재(40)가 배압 챔버(33)에 후퇴되고 유체 수용면(40a)이 접촉부(38)와 접촉하면, 접촉부(38)로부터 반대 측 상의 가동 부재(40)의 단부면(40e)은 허브측 벽면(32a)으로부터 돌출될 필요가 없다.
상술한 실시예에서, 원심 압축기(10)는 예를 들면, 터보차저(turbocharger)에 적용될 수 있다.
따라서, 본 예들과 실시예들은 제한이 아니라 예시로 간주되어야 하며, 본 발명은 여기에 기재된 세부사항들에 제한되지 않으며, 부가 청구항들의 범위 및 균등 범위 내에서 변형될 수도 있다.

Claims (7)

  1. 상호 대면하는, 슈라우드측 벽면과 허브측 벽면을 갖는 하우징;
    상기 하우징 내에 회전 가능하게 지지되는 임펠러;
    상기 슈라우드측 벽면과 상기 허브측 벽면에 의해 상기 하우징 내에 구획되며, 통로 단면적을 가지고 상기 임펠러의 회전에 의해 생성되는 원심 작용에 의해 유체가 공급되는 환형의 디퓨저 통로;
    상기 슈라우드측 벽면과 상기 허브측 벽면 중 하나로부터 상기 디퓨저 통로 내로 돌출되고 상기 디퓨저 통로로부터 후퇴되도록 구성되며, 상기 디퓨저 통로의 상기 통로 단면적보다 더 작은 통로 단면적을 갖는 통과구멍을 가지는 환형의 가동 부재; 및
    상기 가동 부재를 돌출 또는 후퇴시키는 액츄에이션 기구를 포함하고,
    상기 슈라우드측 벽면과 상기 허브측 벽면 중 다른 하나는, 상기 액츄에이션 기구에 의해 돌출되는 상기 가동 부재가 접촉하는 맞댐부를 가지며,
    상기 가동 부재가 상기 맞댐부에 접촉하면, 상기 디퓨저 통로에서 상기 가동 부재의 상류 측과 하류 측은 상기 통과구멍을 통하여 상호 연통하고,
    상기 통과구멍은, 상기 가동 부재의 원주 방향으로 연장되는 슬릿(slit)인 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 가동 부재가 상기 디퓨저 통로로 돌출되거나 상기 디퓨저 통로로부터 후퇴되도록 하는 유체가 유입되는 배압 챔버를 포함하고,
    상기 액츄에이션 기구는, 상기 배압 챔버 내의 압력을 제어하는 제어 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    유체의 순환 방향에서 상기 가동 부재의 하류 측 상의 유체는 상기 배압 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통과구멍은, 상기 가동 부재가 유체의 순환에 의해 후퇴하는 방향으로 작용하는 동압을 받도록 기울어지는 압력 수용면을 갖는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통과구멍은, 상기 가동 부재가 상기 맞댐부에 접촉할 때, 상기 슈라우드측 벽면보다 상기 허브측 벽면에 더 가까운 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통과구멍은, 상기 가동 부재의 반경 방향에 대하여 상기 임펠러의 회전 방향으로 기울어지는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 원심 압축기.
  7. 삭제
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