KR102283155B1 - 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템 - Google Patents

하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축기(100), 응축기(200), 팽창장치(300) 및 증발기(400)를 포함하여 구성되어 있으며, 상기 압축기(100)는 제1범프포일(12-2-a), 제2범프포일(12-2-b)이 이중으로 구성되어 있는 적어도 하나 이상의 하이브리드 범프포일(12-2), 적어도 하나 이상의 탑포일(12-1), 적어도 하나 이상의 고정부(12-2-c) 및 적어도 하나 이상의 삽입홈(12-3)을 포함하는 하이브리드 에어포일 저널베어링을 포함하여 구성되어 있으며, 상기 압축기(100)는 제1범프포일(11-3-a), 제2범프포일(11-3-b)이 이중으로 구성되어 있는 적어도 하나 이상의 하이브리드 범프포일(11-3), 적어도 하나 이상의 탑포일(11-2), 적어도 하나 이상의 고정부(11-1) 및 특정 형상의 개구부(11-4-a)가 구비된 스러스트 베이스(11-4)로 구성된 하이브리드 에어포일 스러스트베어링으로 구성된 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템에 관한 것이다.

Description

하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템{CHILLER SYSTEM HAVING HYBRID AIR FOIL BEARING COMPRESSOR}
본 발명은 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템에 관한 것으로, 특히 이중으로 겹쳐진 구조의 하이브리드 범프포일을 구비한 저널베어링과 압축공기의 유출을 방지하는 스러스트베어링이 적용된 압축기를 구비한 칠러시스템에 관한 것이다.
칠러(냉동기)시스템은 일반적으로 냉매를 이용하여 열교환을 하는 냉각장치로, 저온저압의 기체상태인 냉매를 고온고압의 기체상태 냉매로 변화시키고 이러한 냉매를 순환 시키는 역할을 하는 압축기(Compressor)와, 상기 압축기에서 변화된 고온고압의 기체상태인 냉매의 팽창을 용이하게 하기 위해 고온고압의 액체상태 냉매로 변화시키는 응축기(Condenser)와, 상기 응축기에서 변화된 고온고압의 액체상태인 냉매를 저온저압의 액체상태 냉매로 변화시키는 팽창장치(Expansion Valve) 및 상기 액체상태인 냉매를 증발시켜 주위 온도를 낮추어 주는 증발기(Evaporator)를 포함하여 구성된다.
이러한 칠러시스템에 사용되는 압축기에는 마그네틱 베어링이 주로 사용이 되고 있는데, 마그네틱 베어링은 자기부상의 원리를 이용하여 축을 지지하는 방식으로 기계적인 마찰, 마모가 없으므로 윤활이나 밀봉이 필요가 없으며, 에너지 손실이 적어서 반영구적으로 사용이 가능하나 가격이 고가일 뿐만 아니라 반발하는 힘이 약하므로 반발력을 크게 하려면 베어링의 크기, 무게 및 가격상승이 문제가 발생되며, 자기부상원리를 이용하므로 제어를 위해서는 별도의 제어회로가 필요하며 방출자계로 인해 전자장애가 발생할 수 있는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 에어포일 저널베어링이 적용된 칠러시스템이 제안되고 있으나, 이러한 에어포일 베어링은 흔히 범프형(bump type)으로 불리는 단엽(single leaf)형태와 리프형(leaf type)이라 불리는 다엽(multi leaf)형태로 구성될 수 있는데, 범프형 에어포일 베어링은 하우징의 내주면에 단엽의 포일을 가지고 있으며, 리프형 에어포일 베어링은 하우징의 내주면에 다수의 슬롯을 일정간격으로 형성하여 두고, 이 슬롯에 다엽형상의 포일이 고정되어 원주방향으로 배열되고, 다엽 포일은 굽힘(bending)에 의한 신축성(resiliency)을 갖고 회전축을 지지하는 구조로 되어 있다.
범프형 에어포일 베어링은 범프의 탄력에 의해, 내구성 및 강성을 증가시킨 구조이지만, 단엽 에어포일 구조는 하중의 집중화로 회전축과의 틈새에 영향을 줌으로 회전축의 불안정성을 발생시키므로 설계와 생산이 까다로운 문제가 있다.
다엽 에어포일 구조의 베어링의 경우는 다엽 에어포일의 신축성에 의해 진동에 적응하는 능력이 우수한 반면에 포일로만 지지함에 따라 강성이 떨어져 하중지지능력이 부족하다는 단점을 가지고 있다.
이와 같이 하중지지능력이 떨어지게 되면 이러한 에어포일 베어링과 회전축 사이의 공기피막층이 약해져 결국, 불안정한 동작을 하게 되어 자주 수리를 해야 하는 단점이 있다.
또한 고장 발생 시 현장에서 교체를 하고자 할 경우 회전축과 포일베어링의 틈새가 정밀하게 정렬이 되도록 분해 및 조립을 해야 하는데, 상기 종래의 도 2처럼 하나의 범프포일로 구성된 단엽 경우 현장에서는 정밀하게 간격을 정렬하기 어려워 생산공장으로 이동시켜 재 조립을 해야 하므로 교체 기간이 많이 걸리는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2013-0091445 (공개일자: 2013년08월19일, 발명의 명칭: 가스포일 저널베어링 및 이를 포함하는 칠러시스템, 출원인: 엘지전자 주식회사)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 리프형 탑포일과 두겹으로 겹쳐진 이중 범프포일을 가지는 하이브리드 에어포일모듈을 구비하여 회전축의 진동에도 잘 적응하고 하중지지능력도 향상된 하이브리드 에어포일 저널베어링이 적용된 압축기를 가지는 칠러시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 하나의 기술적 과제는 축방향의 하중지지능력도 향상되고 하중을 지지하는 압축공기의 누출을 방지하는 하이브리드 에어포일 스러스트 베어링이 적용된 압축기를 가지는 칠러시스템을 제공하는 것이다.
추가적으로, 고장 발생 시 본 발명의 하이브리드 에어포일 베어링이 적용 되었을 경우 높은 하중 흡수능력으로 인해 현장에서 교환이 가능하여 손쉽게 수리를 할 수 있으며, 수리 시간을 획기적으로 단축 시킬 수 있는 장점이 있는 칠러시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템은 압축기(100), 응축기(200), 팽창장치(300) 및 증발기(400)를 포함하여 구성되어 있으며, 상기 압축기(100)는 제1범프포일(12-2-a), 제2범프포일(12-2-b)이 이중으로 구성되어 있는 적어도 하나 이상의 하이브리드 범프포일(12-2), 적어도 하나 이상의 탑포일(12-1), 적어도 하나 이상의 고정부(12-2-c) 및 적어도 하나 이상의 삽입홈(12-3)을 포함하는 하이브리드 에어포일 저널베어링을 포함하여 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 한 특징에 따른 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템은 압축기(100), 응축기(200), 팽창장치(300) 및 증발기(400)를 포함하여 구성되어 있으며, 상기 압축기(100)는 제1범프포일(11-3-a), 제2범프포일(11-3-b)이 이중으로 구성되어 있는 적어도 하나 이상의 하이브리드 범프포일(11-3), 적어도 하나 이상의 탑포일(11-2), 적어도 하나 이상의 고정부(11-1) 및 특정 형상의 개구부(11-4-a)가 구비된 스러스트 베이스(11-4)로 구성된 하이브리드 에어포일 스러스트베어링을 포함하여 구성되어 있다.
이러한 특징에 따르면, 본 발명의 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템은 이중으로 구성된 다수개의 하이브리드 범프포일로 구성되어 있으며 하중적응력 및 하중지지력이 향상된 하이브리드 에어포일 저널베어링이 구비되어 하중의 집중화 분산으로 틈새에 영향을 주지 않아 회전축이 안정적으로 회전할 수 있다.
또한, 본 발명의 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템은 이중으로 구성된 다수개의 하이브리드 범프포일로 구성되어 축방향의 하중지지력이 향상되어 더욱 큰 하중에 적응할 수 있으며, 특정형상의 개구부가 형성된 스러스트 베이스가 제공된 하이브리드 에어포일 스러스트 베어링이 적용되어 축방향의 하중을 지지하는 압축공기의 누출을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 칠러시스템의 구성도이다.
도 2는 종래의 저널베어링의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템의 개념을 나타낸 구성도이다.
도4는 본 발명의 한 실시예에 따른 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템에 적용된 하이브리드 에어포일 스러스트베어링과 하이브리드 에어포일 저널베어링이 적용된 압축기의 구조도이다.
도5는 본 발명의 한 실시예에 따른 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템에 적용된 하이브리드 에어포일 스러스트베어링의 상세구조를 나타낸 구조도이다.
도6은 본 발명의 한 실시예에 따른 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템에 적용된 하이브리드 에어포일 저널베어링의 상세구조를 나타낸 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면 3 내지 도면8을 참고로 하여 본 발명의 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 3를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템은 하이브리드 에어포일 베어링 압축기(100), 응축기(200), 팽창장치(300) 및 증발기(400)를 포함하여 구성되어 있으며, 상기 하이브리드 에어포일 베어링 압축기(100)는 제1범프포일(12-2-a), 제2범프포일(12-2-b)이 이중으로 구성되어 있는 적어도 하나 이상의 하이브리드 범프포일(12-2), 적어도 하나 이상의 탑포일(12-1), 적어도 하나 이상의 고정부(12-2-c) 및 적어도 하나 이상의 삽입홈(12-3)을 포함하는 하이브리드 에어포일 저널베어링을 포함하여 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템의 압축기(100)는 제1범프포일(11-3-a), 제2범프포일(11-3-b)이 이중으로 구성되어 있는 적어도 하나 이상의 하이브리드 범프포일(11-3), 적어도 하나 이상의 탑포일(11-2), 적어도 하나 이상의 고정부(11-1) 및 특정 형상의 개구부(11-4-a)가 구비된 스러스트 베이스(11-4)로 구성된 하이브리드 에어포일 스러스트베어링을 포함하여 구성되어 있다.
도 4내지 도5에서 보듯이 본 발명의 실시예에서 하이브리드 에어포일 스러스트베어링은 6개의 하이브리드 범프포일(11-3)과 6개의 탑포일(11-2)이 스러스트 베이스(11-4)위에 부착되도록 구성을 하여 조립하였으나, 설계하는 목적에 따라 탑포일(11-2) 및 범프포일(11-3)의 개수는 조절이 가능하다.
도6에서 보듯이 본 발명의 실시 예에서 하이브리드 에어포일 저널베어링은 8개의 하이브리드 범프포일(12-2)과 8개의 탑포일(12-1)로 구성을 하여 조립하였으나, 설계하는 목적에 따라 탑포일(12-1) 및 범프포일(12-2)의 개수는 조절이 가능하다.
이렇게 구성된 본 발명의 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템은 도 4내지 도5의 스러스트베어링과 같이 스러스트 베이스(11-4)에 특정형상의 개구부(11-4-a)를 구비하여 범프포일(11-3)의 일부분을 절개를 하지 않아도 압축공기의 누출을 방지 할 수 있어 더욱 큰 하중을 지지 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 하이브리드 에어포일 베어링 압축기
200: 응축기 300: 팽창장치
400: 증발기 11: 에어포일 스러스트베어링
11-1: 고정부 11-2: 탑포일
11-3: 하이브리드 범프포일 11-3-a: 제1범프포일
11-3-b: 제2범프포일 11-4: 스러스트베이스
11-4-a: 개구부 12: 에어포일 저널베어링
12-1: 탑포일 12-2: 하이브리드 범프포일
12-2-a: 제1범프포일 12-2-b: 제 2범프포일
12-2-c: 고정부 12-3: 삽입홈

Claims (5)

  1. 저온저압의 기체상태인 냉매를 고온고압의 기체상태의 냉매로 변화시키는 하이브리드 에어포일 베어링 압축기(100),
    상기 압축기(100)에서 변화된 고온고압의 기체상태인 냉매의 팽창을 용이하게 하기 위해 고온고압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 응축기(200),
    상기 응축기(200)에서 변화된 고온고압의 액체상태인 냉매를 저온저압의 액체상태의 냉매로 변화시키는 팽창장치(300), 및
    상기 액체상태인 냉매를 증발시켜 주위 온도를 낮추어 주는 증발기(400)로 구성된 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템에 있어서,
    상기 하이브리드 에어포일 베어링 압축기(100)는,
    적어도 하나 이상의 탑포일(11-2), 제1범프포일(11-3-a), 제2범프포일(11-3-b), 및 고정부(11-1)를 갖는 적어도 하나 이상의 하이브리드 범프포일(11-3), 특정형상의 개구부(11-4-a)를 가지는 스러스트 베이스(11-4)로 구성된 에어포일 스러스트베어링(11),
    적어도 하나 이상의 탑포일(12-1), 제1범프포일(12-2-a), 제2범프포일(12-2-b), 및 고정부(12-2-c)를 갖는 적어도 하나 이상의 하이브리드 범프포일(12-2), 적어도 하나 이상의 삽입홈(12-3)을 갖는 에어포일 저널베어링(12)이 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템.
    개구부(11-4-a)를 가지는 스러스트 베이스(11-4)로 구성된 에어포일 스러스트베어링(11), 및 에어포일 저널베어링(12)으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에어포일 저널베어링(12)은 8개의 하이브리드 범프포일(12-2)로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템.
  3. 제 1항에 있어,
    상기 탑포일(12-1)은 탑포일(12)의 일측이 인근 탑포일(12)의 일측과 중첩되도록 구성된 에어포일 저널베어링(12)이 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 에어포일 스러스트베어링(11)은 6개의 하이브리드 범프포일(11-3)로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 에어포일 베어링 압축기를 가지는 칠러시스템.
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