KR20060080285A

KR20060080285A - 터보압축기

Info

Publication number: KR20060080285A
Application number: KR1020050000558A
Authority: KR
Inventors: 노수혁
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2006-07-10

Abstract

본 발명은, 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 의해 회전하도록 마련된 임펠러를 구비한 터보압축기에 관한 것으로서, 상기 임펠러로부터 배출된 냉매가스를 압축하며, 상기 임펠러의 외주면과 대향된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1실링부를 갖는 디퓨저와; 상기 디퓨저에 근접하게 마련되며, 상기 회전축을 수용하도록 관통된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2실링부를 갖는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 구조가 간단하며 임펠러와 디퓨저 사이로 냉매가스가 누설되는 것을 용이하게 차단할 수 있다.

Description

터보압축기{TURBO COMPRESSOR}

도 1은 본 발명에 따른 터보압축기의 개략적인 단면도,

도 2는 도 1의 터보압축기의 부분 확대 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 터보압축기의 임펠러 및 디퓨저의 부분 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 터보압축기 5 : 회전축

10 : 모터케이싱 20 : 구동모터

21 : 고정자 25 : 회전자

30 : 디퓨저 31 : 디퓨저부

35 : 제1실링부 40 : 임펠러

41 : 임펠러본체 43 : 날개

50 : 실링부재 51 : 제2실링부

본 발명은, 터보압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 임펠러와 디퓨저 사이로 발생되는 누설유동을 억제하도록 구조를 개선한 터보압축기에 관한 것이다.

일반적으로 터보압축기는 구동모터와, 구동모터의 구동력에 의해 회전하는 임펠러(impeller)와, 임펠러의 회전에 의해 배출된 냉매가스의 운동에너지를 압력에너지로 변환시키는 디퓨저(diffuser)를 포함하여, 냉매가스를 압축할 수 있다. 그리고, 이러한 터보압축기의 임펠러는 디퓨저에 대해 상대 회전하기 때문에 임펠러와 디퓨저 사이에는 틈새가 발생하게 되며, 이러한 틈새를 통해 냉매가스가 누설될 수 있다.

이러한 종래의 터보압축기의 일예가 대한민국특허출원번호 제10-2001-49571호의 터보압축기의 디퓨저장착구조에 개시되어 있다. 이러한 종래의 터보압축기는 회전축에 결합된 임펠러와, 디퓨저가 장착된 디퓨저고정부재와, 디퓨저고정부재의 중앙에 회전축이 관통되도록 형성된 관통공의 내주면에 실링역할을 하도록 마련된 다수개의 홈과, 임펠러 및 디퓨저고정부재에 회전축의 축선방향으로 형성된 실링홈과, 실링홈에 삽입된 실링부재와, 임펠러가 실링부재를 압착하도록 임펠러를 압착하는 복개부재를 포함한다.

이에, 종래의 터보압축기는 임펠러와 디퓨저고정부재 사이로 냉매가스가 누설되는 것을 억제할 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 터보압축기는 실링부재 및 관통공의 내주면에 마련된 다수개의 홈을 통해 임펠러와 디퓨저 사이로 냉매가스가 누설되는 것을 이중으로 억제할 수 있으나, 별도의 실링부재를 마련해야하며, 이러한 실링부재의 장착을 위해 실링홈을 가공해야하는 등 구조가 복잡한 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 구조가 간단하며 임펠러와 디퓨저 사이로 냉매가스가 누설되는 것을 용이하게 차단할 수 있는 터보압축기를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 의해 회전하도록 마련된 임펠러를 구비한 터보압축기에 있어서, 상기 임펠러로부터 배출된 냉매가스를 압축하며, 상기 임펠러의 외주면과 대향된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1실링부를 갖는 디퓨저와; 상기 디퓨저에 근접하게 마련되며, 상기 회전축을 수용하도록 관통된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2실링부를 갖는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보압축기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 디퓨저는 상기 임펠러를 수용하도록 관통되며 상기 임펠러의 반경방향 외측에 마련될 수 있다.

상기 제1실링부 및 상기 제2실링부는 톱니형상으로 마련될 수 있다.

상기 실링부재는 상기 디퓨저에 대해 결합될 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 터보압축기는 일예로 도 1에 도시된 바와 같이 냉매가스를 2단으로 압축하도록 마련되나, 냉매가스를 1단 혹은 3단 이상으로 압축하도록 마련될 수도 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터보압축기(1)는 구동모터(20)와, 구동모터(20)의 회전축(5)에 의해 회전하도록 마련된 임펠러(40)와, 임펠러(40)로부터 배출된 냉매가스를 압축하도록 마련된 디퓨저(30)와, 디퓨저(30)에 근접하게 마련되며 회전축(5)을 수용하도록 관통 형성된 실링부재(50)를 포함한다. 터보압축기(1)는 구동모터(20)를 지지하는 모터케이싱(10)과, 임펠러(40)를 수용하며 임펠러와 이격 배치된 슈라우드(47)와, 슈라우드(47)와 연결되어 임펠러(40)로 냉매가스를 안내하는 가스흡입부(45)와, 임펠러(40) 및 디퓨저(30)에 의해 압축된 냉매가스를 토출하기 위한 가스토출구(49)와, 1단 압축된 냉매가스를 2단으로 압축하도록 이송하기 위한 가스연결부(48)를 더 포함한다.

모터케이싱(10)은 구동모터(20) 및 회전축(5)을 수용하도록 소정의 수용공간을 형성하며, 일측에 구동모터(20)를 냉각하기 위한 냉각가스가 흡입되도록 마련된 냉각가스 흡입구(11)와, 타측에 흡입구(11)로부터 흡입된 냉각가스가 구동모터(20)를 냉각한 후 배출되도록 마련된 냉각가스 배출구(13)를 갖는다. 그리고, 모터케이싱(10)의 양측은 회전축(5)과 결합되어 회전축(5)을 지지하게 된다.

회전축(5)은 그 양측에 한 쌍의 임펠러(40)와 결합되며, 그 중앙영역은 후술할 구동모터(20)의 회전자(25)와 일체로 결합되어 회전하게 된다. 그리고, 회전축(5)은 보통 고속으로 회전하기 때문에 회전축(5)을 축방향으로 지지하는 스러스트베어링(thrust bearing)(17)과, 회전축(5)을 반경방향으로 지지하는 레이디얼베어링(radial bearing)(15)과 결합되는 것이 바람직하다.

구동모터(20)는 모터케이싱(10)에 일체로 결합되는 고정자(stator)(21)와, 고정자(21)의 내측에 소정 거리 이격되어 회전 가능하게 삽입된 회전자(rotor)(25)를 포함한다.

임펠러(40)는 한 쌍으로 마련되며 회전축(5)과 결합된 임펠러본체(41)와, 슈라우드(47)와 이격 간극을 두고 임펠러본체(41)에 형성된 복수의 날개(43)를 갖는다.

임펠러본체(41)는 원형상의 단면 형상으로 가지며, 그 외주면은 냉매가스가 임펠러본체(41)와 디퓨저(30) 사이로 누설되는 것을 억제하도록 후술할 디퓨저(30)의 제1실링부(35)와 접촉하게 된다.

복수의 날개(43)는 가스흡입부(45)로부터 냉매가스를 흡입하여 임펠러본체(41)에 등간격으로 마련된다.

디퓨저(30)는 임펠러(40)로부터 배출된 냉매가스를 압축할 수 있는 공간을 형성하도록 각 임펠러(40)에 대응하여 한 쌍으로 마련된다. 디퓨저(30)는 임펠러(40)로부터 배출된 냉매가스를 압축하기 위한 디퓨저부(31)와, 임펠러(40)의 외주면과 대향된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1실링부(35)를 포함한다. 디퓨저(30)는 임펠러(40)를 수용하도록 관통되며, 임펠러(40)의 반경방향 외측에 마련될 수 있다. 디퓨저(30)는 디퓨저부(31)에 임펠러(40)로부터 배출된 냉매가스를 안내하는 깃(미도시)이 마련된 베인 디퓨저 혹은 디퓨저부(31)에 깃(미도시)이 마련되지 않은 디퓨저일 수 있다.

제1실링부(35)는 임펠러본체(41)의 외주면에 접촉가능하게 마련된다. 제1실링부(35)는 도 1에 도시된 바와 같이, 임펠러본체(41)의 외주면과 접촉하도록 상호 이격되데 복수개로 마련된다. 제1실링부(35)는 임펠러본체(41)와의 사이로 냉매가스가 누설되는 것을 방지하도록 회전축(5)의 길이방향에 수직한 방향으로 형성된 다. 제1실링부(35)는 톱니형상으로 마련될 수 있다. 즉, 제1실링부(35)는 임펠러본체(41)의 외주면과 접촉하는 단부가 톱니형상으로 뾰족하게 형성되면, 임펠러본체(41)의 외주면과 용이하게 밀착될 수 있다. 제1실링부(35)는 상대 회전하는 임펠러본체(41)의 외주면에 탄성적으로 밀착하도록 고무와 같은 탄성재질로 마련될 수도 있다.

이에, 제1실링부(35)에 의해 디퓨저(30)와 임펠러(40) 사이로 누설되는 냉매가스를 차단할 수 있다.

실링부재(50)는 회전축(5)을 수용하도록 관통된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2실링부(51)를 포함한다. 실링부재(50)는 제1실링부(35)를 통과한 냉매가스가 모터케이싱(10)의 내부로 누설되는 것을 방지하도록 마련된다. 실링부재(50)는 본 발명의 일예로 디퓨저(30)와 일체로 결합된다. 그러나, 실링부재(50)는 디퓨저(30)에 근접하게 마련될 수도 있다.

제2실링부(51)는 회전축(5)의 외주면에 밀착가능하게 마련된다. 제2실링부(51)는 도 1에 도시된 바와 같이, 회전축(5)의 외주면과 접촉하도록 상호 이격되데 복수개로 마련된다. 제2실링부(51)는 제1실링부(35)를 통과한 냉매가스가 실링부재(50)와 회전축(5) 사이로 누설되는 것을 방지하도록 회전축(5)의 길이방향에 수직한 방향으로 형성된다. 제2실링부(51)는 제1실링부(35)와 같이 톱니형상으로 마련된다. 제2실링부(51)는 상대 회전하는 회전축(5)의 외주면에 탄성적으로 밀착하도록 고무와 같은 탄성재질로 마련될 수도 있다.

이에, 제2실링부(51)에 의해 냉매가스가 실링부재(50)와 회전축(5) 사이로 누설되는 냉매가스를 차단할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 터보압축기(1)에 마련된 제1실링부(35) 및 제2실링부(51)의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 구동모터(20)에 전원이 인가되어 구동모터(20)가 회전축(5)을 회전시킨다. 그러면, 회전축(5)과 일체로 한 쌍의 임펠러(40)가 회전하게 되며, 임펠러(40)의 회전에 의해 가스흡입부(45)로부터 냉매가스가 임펠러(40)를 통해 디퓨저(30)로 흡입되어 압축된다. 이때, 임펠러(40)가 디퓨저(30)에 대해 상대 회전하기 때문에 임펠러(40)와 디퓨저(30) 사이에는 틈새가 발생할 수 있으며, 이러한 틈새를 통해 냉매가스가 누설될 수 있다. 이에, 디퓨저(30)에 마련된 제1실링부(35)에 의해 디퓨저(30)와 임펠러(40) 사이로 누설되는 냉매가스를 차단할 수 있다. 그리고, 만약 냉매가스가제1실링부(35)를 통과해 누출되어도 실링부재(50)에 마련된 제2실링부(51)에 의해 2중으로 냉매가스가 모터케이싱(10) 내부로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 제1실링부(35) 및 제2실링부(51)는 각각 디퓨저(30)의 내주면과 실링부재(50)의 내주면에 돌출되도록 형성하면 됨으로 구조가 간단하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 터보압축기는 임펠러의 외주면과 대향된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1실링부를 갖는 디퓨저와, 회전축을 수용하도록 관통된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2실링부를 갖는 실링부재를 포함하여 구조가 간단하며 임펠러와 디퓨저 사이로 냉매가스가 누설되는 것을 용이하게 차단할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 구조가 간단하며 임펠러와 디퓨저 사이로 냉매가스가 누설되는 것을 용이하게 차단할 수 있다.

Claims

구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 의해 회전하도록 마련된 임펠러를 구비한 터보압축기에 있어서,

상기 임펠러로부터 배출된 냉매가스를 압축하며, 상기 임펠러의 외주면과 대향된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1실링부를 갖는 디퓨저와;

상기 디퓨저에 근접하게 마련되며, 상기 회전축을 수용하도록 관통된 내주면에 원주방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2실링부를 갖는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보압축기.
제1항에 있어서,

상기 디퓨저는 상기 임펠러를 수용하도록 관통되며 상기 임펠러의 반경방향 외측에 마련된 것을 특징으로 하는 터보압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1실링부 및 상기 제2실링부는 톱니형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 터보압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 실링부재는 상기 디퓨저에 대해 결합된 것을 특징으로 하는 터보압축 기.