KR101842024B1 - 압축기 어셈블리 - Google Patents

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KR101842024B1
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조종재
신봉근
이승훈
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한화파워시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 압축기 어셈블리를 개시한다. 본 발명은, 흡입덕트와, 상기 흡입덕트의 내부에 고정되도록 설치되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 액추에이터와, 일부가 상기 케이스 내부에 삽입되며, 상기 엑추에이터의 작동에 따라 상기 흡입덕트의 길이 방향으로 선형 운동하는 위치가변부를 포함한다.

Description

압축기 어셈블리{A compressor assembly}
본 발명은 압축기 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡입 유체의 양을 제어 가능한 압축기 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 압축기 어셈블리는 외부의 유체를 흡입하여 압축함으로써 외부 장치로 공급하는 장치이다. 이때, 압축기 어셈블리는 외부로부터 유입되는 유체의 양을 제어하기 위하여 다양한 방법 또는 장치를 흡입덕트에 설치할 수 있다.
구체적으로 압축기 어셈블리는 흡입덕트로 들어가는 공기를 제어하기 위하여 흡입덕트에 스로틀 밸브를 설치하거나 인렛 가이드 베인을 설치하는 등 다양한 방법을 활용하고 있다.
그러나 상기와 같은 방법을 사용하는 경우 설치에 필요한 공간이 많아지고 부품수가 증가함으로써 제작 비용이나 제작 시간이 증가할 수 있다. 또한, 인렛 가이드 베인을 활용하는 경우에는 작동각에 따라서 압축기 어셈블리의 효율이 급격하게 감소할 수 있다.
이러한 일반적인 압축기 어셈블리는 한국공개특허공보 제2010-0100240호(발명의 명칭 : 인렛 가이드 베인을 구비한 기체 압축기, 출원인 : 주식회사 에어젠)에 구체적으로 개시되어 있다.
한국공개특허공보 제2010-0100240호
본 발명의 실시예들은 흡입덕트를 유동하는 유체의 양을 제어 가능한 압축기 어셈블리를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 흡입덕트와, 상기 흡입덕트의 내부에 고정되도록 설치되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 액추에이터와, 일부가 상기 케이스 내부에 삽입되며, 상기 엑추에이터의 작동에 따라 상기 흡입덕트의 길이 방향으로 선형 운동하는 위치가변부를 포함하는 압축기 어셈블리를 제공할 수 있다.
또한, 상기 흡입덕트는 단면적이 상이하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 흡입덕트는, 외부로부터 유체가 흡입되는 흡입부와, 상기 흡입부와 연결되어 단면적이 작아지도록 형성되는 스로팅부와, 상기 스로팅부와 연결되어 상기 흡입부의 단면적보다 작게 형성되는 유체유동부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 위치가변부는 만곡지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스와 상기 흡입덕트 사이에 배치되어 상기 케이스를 상기 흡입덕트에 고정시키는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부재는 단면적이 익형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 흡입덕트의 내부에 배치되는 타이 샤프트를 더 포함하고, 상기 위치가변부의 일단에는 상기 타이 샤프트의 일부가 삽입되는 캡부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 위치가변부 및 상기 케이스 중 하나에 형성되는 가이드부와, 상기 위치가변부 및 상기 케이스 중 다른 하나에 형성되며, 상기 가이드부가 슬라이딩하는 안내부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 사용자의 설정에 적합한 유체의 유동을 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 구조를 간단히 함으로써 제작 비용이 절감되며, 제작이 간편해질 수 있다. 특히 본 발명의 실시예들은 유체의 유동 시 발생할 수 있는 유체 유동의 박리 현상을 제거함으로써 안정적으로 운전이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 어셈블리를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 압축기 어셈블리의 작동 상태를 보여주는 작동도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 어셈블리(100)를 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1의 A부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 압축기 어셈블리(100)는 흡입덕트(110)를 포함할 수 있다. 이때, 흡입덕트(110)는 다양한 형태로 형성되어 외부로부터 유입되는 유체를 안내할 수 있다.
특히 흡입덕트(110)는 단면적이 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로 흡입덕트(110)의 단면적은 흡입덕트(110)의 길이방향으로 가변하도록 형성될 수 있다.
예를 들면, 흡입덕트(110)는 제 1 단면적을 갖도록 형성되며, 외부로부터 유체가 흡입되는 흡입부(111)를 포함할 수 있다. 또한, 흡입덕트(110)는 흡입부(111)와 연결되어 단면적이 작아지도록 형성되는 스로팅부(112)를 포함할 수 있다. 흡입덕트(110)는 스로팅부(112)와 연결되어 제 2 단면적으로 갖도록 형성되는 유체유동부(113)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 2 단면적은 상기 제 1 단면적보다 상이하게 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 제 2 단면적은 상기 제 1 단면적보다 작게 형성될 수 있다.
한편, 압축기 어셈블리(100)는 흡입덕트(110) 내부에 배치되는 임펠러(120)를 포함할 수 있다. 또한, 압축기 어셈블리(100)는 임펠러(120)가 삽입되는 타이 샤프트(130)를 포함할 수 있다. 이때, 임펠러(120)와 타이 샤프트(130)는 일반적으로 압축기 어셈블리(100)에 설치되는 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
압축기 어셈블리(100)는 흡입덕트(110)의 내부에 고정되도록 설치되는 케이스(140)를 포함할 수 있다. 이때, 케이스(140)의 외면은 흡입덕트(110)의 내면으로부터 일정 간격 이격되도록 설치될 수 있다. 특히 케이스(140)는 흡입덕트(110)의 흡입부(111)의 형상과 유사하도록 형성될 수 있다.
압축기 어셈블리(100)는 케이스(140)의 내부에 설치되는 엑추에이터(150)를 포함할 수 있다. 이때, 엑추에이터(150)는 다양한 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 엑추에이터(150)는 길이가 가변하는 리니어 모터(미표기)를 포함할 수 있다. 또한, 엑추에이터(150)는 길이가 가변하는 실린더(미도시)를 포함할 수 있다.
이때, 엑추에이터(150)는 상기에 한정되지 않고 길이가 선형적으로 가변하는 모든 장치를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 엑추에이터(150)가 상기 리니어 모터를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
한편, 압축기 어셈블리(100)는 일부가 케이스(140) 내부에 삽입되며, 엑추에이터(150)의 작동에 따라 흡입덕트(110)의 길이 방향으로 선형 운동하는 위치가변부(160)를 포함할 수 있다.
위치가변부(160)는 흡입덕트(110)의 형상과 유사하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 위치가변부(160)는 케이스(140)의 내부에 일부가 삽입되는 이동부(161)를 포함할 수 있다. 또한, 위치가변부(160)는 이동부(161)로부터 연장되어 형성되며, 외면의 형상이 만곡지게 형성되는 만곡부(162)를 포함할 수 있다. 만곡부(162)는 단면적이 가변하도록 형성될 수 있다.
구체적으로 만곡부(162)는 단면적이 감소하도록 형성될 수 있다. 이때, 이동부(161)는 케이스(140)의 내부에 일부가 삽입되어 흡입부(111)에 배치될 수 있다. 또한, 만곡부(162)는 스로팅부(112) 부분에 배치될 수 있다.
한편, 압축기 어셈블리(100)는 위치가변부(160) 및 케이스(140) 중 하나에 형성되는 가이드부(170)를 포함할 수 있다. 또한, 압축기 어셈블리(100)는 위치가변부(160) 및 케이스(140) 중 다른 하나에 형성되는 안내부(180)를 포함할 수 있다.
구체적으로 가이드부(170)는 위치가변부(160)의 외면에 형성될 수 있다. 이때, 안내부(180)는 케이스(140)의 내면에 형성될 수 있다. 또한, 가이드부(170)는 케이스(140)의 내면에 형성될 수 있다. 이때, 안내부(180)는 위치가변부(160)의 외면에 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 가이드부(170)는 위치가변부(160)의 외면에 형성되고, 안내부(180)는 케이스(140)의 내면에 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
한편, 상기와 같은 가이드부(170)와 안내부(180)는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 가이드부(170)는 위치가변부(160)의 외면으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 이때, 안내부(180)는 케이스(140)의 내면으로부터 인입되도록 형성될 수 있다.
또한, 가이드부(170)는 위치가변부(160)의 외면으로부터 인입되도록 형성될 수 있으며, 안내부(180)는 케이스(140)의 내면으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다.
이때, 가이드부(170)와 안내부(180)는 상기에 한정되는 것이 아니라 레일 형태로 형성되는 것도 가능하다. 또한, 가이드부(170)와 안내부(180)는 선형 가이드 형태로 형성되는 것도 가능하다.
한편, 압축기 어셈블리(100)는 위치가변부(160)의 일단에 형성되는 캡부(191)를 포함할 수 있다. 캡부(191)는 내부에 공간이 형성될 수 있다. 이때, 캡부(191)의 내부에는 타이 샤프트(130)의 일부가 삽입될 수 있다. 구체적으로 캡부(191)는 타이 샤프트(130)의 일부 외주면을 감싸도록 형성될 수 있다.
압축기 어셈블리(100)는 케이스(140)와 흡입덕트(110) 사이에 배치되는 고정부재(195)를 포함할 수 있다. 이때, 고정부재(195)는 복수개 구비될 수 있다. 특히 복수개의 고정부재(195)는 서로 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.
상기와 같은 고정부재(195)는 케이스(140)와 흡입덕트(110)를 연결할 수 있다. 이때, 고정부재(195)는 케이스(140)를 흡입덕트(110)에 고정하여 유체가 흡입될 때 케이스(140)가 움직이는 것을 방지할 수 있다.
고정부재(195)는 다양한 방법으로 케이스(140)와 흡입덕트(110)에 고정될 수 있다. 예를 들면, 고정부재(195)는 케이스(140)와 흡입덕트(110)에 용접을 통하여 고정될 수 있다. 또한, 고정부재(195)는 볼트와 너트, 나사 등을 통하여 케이스(140)와 흡입덕트(110)에 고정될 수 있다.
한편, 고정부재(195)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 이때, 고정부재(195)는 익형으로 형성될 수 있다. 구체적으로 고정부재(195)는 만곡지게 형성되어 유체의 흐름 방향으로 배치될 수 있다. 특히 고정부재(195)의 단면적은 커지다가 다시 작아지도록 형성될 수 있다. 따라서 고정부재(195)는 흡입덕트(110)를 유동하는 유체의 흐름을 최대한 방해하지 않음으로써 압축기 어셈블리(100)의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 압축기 어셈블리(100)의 작동 상태를 보여주는 작동도이다.
도 3을 참고하면, 압축기 어셈블리(100)의 작동이 시작되는 경우 임펠러(120)가 회전할 수 있다. 이때, 임펠러(120)가 회전하는 경우 흡입덕트(110)를 통하여 유체가 흡입될 수 있다.
특히 상기와 같이 유체가 유동하는 경우 유체는 흡입부(111)를 통하여 스로팅부(112)로 이동하게 된다. 스로팅부(112)를 이동하는 유체는 다시 유체유동부(113)를 통하여 임펠러(120)에 도달하게 되고, 임펠러(120)의 회전에 따라 유체가 압축될 수 있다.
한편, 상기와 같은 과정이 진행되는 동안 위치가변부(160)가 운동할 수 있다. 구체적으로 상기와 같은 과정이 진행되는 동안 엑추에이터(150)가 작동할 수 있다.
예를 들면, 엑추에이터(150)가 일방향으로 회전하는 경우 위치가변부(160)는 임펠러(120) 측으로 이동할 수 있다. 또한, 엑추에이터(150)가 타방향으로 회전하는 경우 위치가변부(160)는 임펠러(120)로부터 멀어지도록 이동할 수 있다.
이때, 엑추에이터(150)의 작동은 미리 설정된 값에 근거할 수 있다. 구체적으로 압축기 어셈블리(100)에서 유체를 흡입하는 흡입량과 압축비가 미리 설정된 값에 의하여 엑추에이터(150)가 작동할 수 있다. 이때, 상기 압축기는 토출압력을 흡입압력으로 나눈 값으로 정의될 수 있다.
특히 엑추에이터(150)는 사용자가 미리 설정한 값이나 제어부(미도시)에 미리 설정된 값을 근거로 위치가변부(160)를 선형 운동시킬 수 있다.
구체적으로 일정한 압력비를 가지면서 흡입량을 줄이는 경우 엑추에이터(150)는 위치가변부(160)를 임펠러(120) 측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 일정한 압력비를 가지면서 흡입량을 증가시키는 경우 엑추에이터(150)는 위치가변부(160)를 임펠러(120)로부터 멀어지도록 이동시킬 수 있다.
우선 상기와 같이 위치가변부(160)가 임펠러(120) 측으로 이동하는 경우 스로팅부(112)와 만곡부(162) 사이의 공간은 줄어들 수 있다. 따라서 스로팅부(112)와 만곡부(162) 사이의 공간으로 유동하는 유체의 양이 줄어들게 된다.
반면, 위치가변부(160)가 임펠러(120)로부터 멀어지게 되는 경우 스로팅부(112)와 만곡부(162) 사이의 공간은 증가할 수 있다. 따라서 스로팅부(112)와 만곡부(162) 사이의 공간을 유동하는 유체의 양은 증가하게 된다.
한편, 상기와 같이 위치가변부(160)가 운동하는 경우 가이드부(170)는 안내부(180)를 따라서 선형 운동할 수 있다. 특히 가이드부(170)는 안내부(180)와 연결됨으로써 위치가변부(160)가 이동할 때 유체의 유동에 따라서 위치가변부(160)가 진동하거나 케이스(140)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기와 같이 위치가변부(160)가 운동하는 경우 캡부(191)는 타이 샤프트(130)의 길이방향으로 이동할 수 있다. 이때, 캡부(191)는 항상 타이 샤프트(130)의 일부가 내부에 배치되도록 움직일 수 있다. 특히 캡부(191)가 상기와 같이 운동하는 경우 유체의 유동에 따라 타이 샤프트(130)에서 발생하는 유체 유동의 박리 현상을 저감시킬 수 있다.
따라서 압축기 어셈블리(100)는 사용자의 설정에 적합한 유체의 유동을 공급할 수 있다. 또한, 압축기 어셈블리(100)는 구조를 간단히 함으로써 제작 비용이 절감되며, 제작이 간편해질 수 있다. 특히 압축기 어셈블리(100)는 유체의 유동 시 발생할 수 있는 유체 유동의 박리 현상을 제거함으로써 안정적으로 운전이 가능하다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100 : 압축기 어셈블리 150 : 엑추에이터
110 : 흡입덕트 160 : 위치가변부
111 : 흡입부 161 : 이동부
112 : 스로팅부 162 : 만곡부
113 : 유체유동부 170 : 가이드부
120 : 임펠러 180 : 안내부
130 : 타이 샤프트 191 : 캡부
140 : 케이스 195 : 고정부재

Claims (8)

  1. 흡입덕트;
    상기 흡입덕트의 내면으로부터 이격되도록 배치되어 상기 흡입덕트의 내부에 고정되도록 설치되며, 상기 흡입덕트의 내면과 유체가 이동하는 유로를 형성하는 케이스;
    상기 케이스 내부에 설치되는 액추에이터; 및
    일부가 상기 케이스 내부에 삽입되어 상기 흡입덕트의 내면과 유체가 이동하는 유로를 형성하며, 상기 액추에이터의 작동에 따라 상기 흡입덕트의 길이 방향으로 상기 케이스의 내면을 따라 선형 운동하여 상기 흡입덕트의 내면과 유체가 이동하는 유로를 통과하는 유체의 양을 조절하는 위치가변부;를 포함하는 압축기 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입덕트는 단면적이 상이하게 형성되는 압축기 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡입덕트는,
    외부로부터 유체가 흡입되는 흡입부;
    상기 흡입부와 연결되어 단면적이 작아지도록 형성되는 스로팅부; 및
    상기 스로팅부와 연결되어 상기 흡입부의 단면적보다 작게 형성되는 유체유동부;를 구비하는 압축기 어셈블리.
  4. 흡입덕트;
    상기 흡입덕트의 내부에 고정되도록 설치되는 케이스;
    상기 케이스 내부에 설치되는 액추에이터; 및
    일부가 상기 케이스 내부에 삽입되며, 상기 액추에이터의 작동에 따라 상기 흡입덕트의 길이 방향으로 선형 운동하는 위치가변부;를 포함하고,
    상기 위치가변부는 상기 흡입덕트 내부에 배치되는 타이 샤프트의 일부가 삽입되는 캡부;를 포함하는 압축기 어셈블리.
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