KR20150078944A - 터보 압축기 및 이를 포함하는 터보 냉동기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터보 압축기 및 이를 포함하는 터보 냉동기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기에는, 구동력을 발생시키는 모터가 배치되는 케이싱; 상기 모터의 구동에 의하여 회전 가능하게 설치되는 회전축; 상기 회전축에 결합되어 회전되며, 냉매를 압축시키기 위한 복수의 블레이드가 포함되는 임펠러 장치; 상기 회전축의 외측을 지지하는 벽; 상기 회전축과, 벽 및 상기 임펠러 장치에 의하여 형성되는 설치 공간부; 상기 설치 공간부의 내부에 배치되며, 상기 회전축의 외주면 중 적어도 일부분에 결합되는 스러스트 칼라; 및 상기 스러스트 칼라의 외주면에 배치되며, 상기 설치 공간부를 복수의 공간부로 구분하는 실링부재가 포함된다.

Description

터보 압축기 및 이를 포함하는 터보 냉동기 {A turbo compressor and a turbo chiller including the same}
본 발명은 터보 냉동기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기 조화장치는 실내 공간을 냉방 또는 난방하는 기기이다. 상기 공기 조화기는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 토출되는 냉매가 응축되는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 냉매가 팽창되는 팽창기 및 상기 팽창기에서 팽창된 냉매가 증발되는 증발기를 포함한다.
터보 냉동기는 저압의 냉매를 흡입하여 고압의 냉매로 압축하는 압축기와, 응축기, 팽창밸브 및 증발기가 포함되어 냉동 사이클이 구동될 수 있다.
상기 터보 냉동기에는 원심식 터보 압축기(이하, 터보 압축기)가 구비된다. 상기 터보 압축기는 구동모터에서 발생되는 운동에너지를 정압으로 변환시키면서 가스를 고압 상태로 토출시키도록 작용하며, 구동모터의 구동력에 의하여 회전하여 냉매를 압축하는 하나 또는 그 이상의 임펠러 및 상기 임펠러가 수용되는 하우징등이 포함될 수 있다.
그리고, 터보 압축기에는, 회전축에 연결되는 임펠러가 고속으로 회전하는 과정에서, 회전축에 작용하는 축방향 힘을 지지하기 위한 스러스트 베어링(thrust bearing)이 포함될 수 있다.
터보 압축기 또는 상기 스러스트 베어링의 구조와 관련하여 아래와 같은 다수의 선행문헌이 개시된다.
1. 제 1 선행문헌 : "터보 압축기의 가스베어링 구조"(등록번호 10-0296306, 등록일자 2001년 5월 8일)
2. 제 2 선행문헌 : "고압 유체 분사식 용량 제어장치를 구비하는 다단 원심식압축기"(등록번호 10-0814619, 등록일자 2008년 3월 11일)
종래의 터보 압축기에 의하면, 임펠러의 고속 회전에 따라 임펠러에는 압축기의 외부 방향으로 향하는 힘이 작용하게 되는데, 이러한 힘을 고려한 스러스트 베어링의 구조 또는 주변 구조를 설계하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 스러스트 베어링의 지지효과를 개선할 수 있는 터보 압축기 및 이를 포함하는 터보 냉동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기에는, 구동력을 발생시키는 모터가 배치되는 케이싱; 상기 모터의 구동에 의하여 회전 가능하게 설치되는 회전축; 상기 회전축에 결합되어 회전되며, 냉매를 압축시키기 위한 복수의 블레이드가 포함되는 임펠러 장치; 상기 회전축의 외측을 지지하는 벽; 상기 회전축과, 벽 및 상기 임펠러 장치에 의하여 형성되는 설치 공간부; 상기 설치 공간부의 내부에 배치되며, 상기 회전축의 외주면 중 적어도 일부분에 결합되는 스러스트 칼라; 및 상기 스러스트 칼라의 외주면에 배치되며, 상기 설치 공간부를 복수의 공간부로 구분하는 실링부재가 포함된다.
또한, 상기 설치 공간부의 내부에 설치되며, 상기 스러스트 칼라의 양측에 이격되어 배치되는 복수의 스러스트 베어링이 포함된다.
또한, 상기 복수의 스러스트 베어링에는, 상기 스러스트 칼라로부터 상기 임펠러 장치를 향하는 방향으로 이격되어 배치되는 제 1 베어링; 및 상기 스러스트 칼라로부터 상기 벽을 향하는 방향으로 이격되어 배치되는 제 2 베어링이 포함된다.
또한, 상기 실링부재는, 상기 벽의 내측면과, 상기 스러스트 칼라의 외측면 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 설치 공간부에는, 상기 스러스트 칼라 및 실링부재의 일측에 형성되는 제 1 공간부; 및 상기 스러스트 칼라 및 실링부재의 타측에 형성되는 제 2 공간부가 포함된다.
또한, 상기 복수의 스러스트 베어링에는, 상기 제 1 공간부에 배치되는 제 1 베어링; 및 상기 제 2 공간부에 배치되는 제 2 베어링이 포함된다.
또한, 상기 회전축 및 임펠러가 회전되면, 상기 임펠러에서 압축된 냉매에 의하여, 상기 제 1 공간부의 내부 압력은 상기 제 2 공간부의 내부 압력보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임펠러 장치에는, 상기 회전축의 일측 단부에 결합되는 제 1 임펠러; 및 상기 회전축의 타측 단부에 결합되는 제 2 임펠러가 포함되고, 상기 실링부재는, 상기 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러의 일측에 각각 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임펠러 장치에는, 상기 회전축의 일측 단부에 결합되는 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러가 포함되고, 상기 실링부재는, 상기 회전축의 일측 단부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 터보 압축기를 포함하는 터보 냉동기가 더 포함된다.
이러한 본 발명에 의하면, 2개의 베어링 사이에 제공되는 스러스트 칼라의 외주면에 실링부재를 구비하여, 스러스트 칼라의 외측 압력과 내측 압력간에 압력 차이가 발생하도록 함으로써, 스러스트 칼라가 일 방향으로 지지될 수 있게 한다.
특히, 임펠러는 고속 회전하는 과정에서, 압축기의 외부 방향으로 힘이 작용되는데, 상기 압력 차이에 의하여 상기 스러스트 칼라에는 압축기의 내부 방향으로 힘이 작용될 수 있으므로, 회전축의 안정적인 지지가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 터보 압축기가 2단 압축으로 구동하는 경우, 제 1,2 임펠러가 회전축의 양단에 제공될 때에는 각 임펠러측에 실링부재를 구비하고, 제 1,2 임펠러가 회전축의 일단에 제공될 때에는 상기 회전축의 일단측에만 실링부재를 구비함으로써, 회전축의 안정적인 지지가 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터보 냉동기의 구성을 보여주는 사이클 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터보 압축기의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터보 압축기의 구동간, 발생하는 힘의 작용을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터보 압축기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터보 압축기의 구성을 보여주는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터보 냉동기의 구성을 보여주는 사이클 도면이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터보 압축기의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터보 냉동기(10)에는, 냉매를 압축시키기 위한 압축기(20)와, 상기 압축기(20)에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기(30)와, 상기 응축기(30)에서 응축된 냉매를 감압하기 위한 팽창 밸브(40) 및 상기 팽창 밸브(40)에서 감압된 냉매를 증발시키기 위한 증발기(50)가 포함된다.
상기 압축기(20)에는, 원심식 터보 압축기(centrifugal turbo compressor)가 포함될 수 있다. 상기 압축기(20)의 입구측에는, 상기 증발기(50)에서 증발된 냉매의 흡입을 가이드 하는 흡입 배관(12)이 제공된다. 그리고, 상기 압축기(20)의 출구측에는, 상기 응축기(30)로 연장되는 토출 배관(14)이 제공된다.
상기 응축기(30)에는 냉각수(W1)가 유입 및 토출되며, 상기 냉각수는 상기 응축기(30)를 통과하는 과정에서 냉매와 열교환 되어 가열된다. 그리고, 상기 증발기(50)에는 냉수(W2)가 유입 및 토출되며, 상기 냉수는 상기 증발기(50)를 통과하는 과정에서 냉매와 열교환 되어 냉각된다.
상기 팽창 밸브(40)에는, 개도 조절이 가능한 전자 팽창밸브(Electronic Expansion Valve, EEV)가 포함될 수 있다. 이하에서는, 상기 압축기(20)의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
상기 압축기(20)에는, 냉매 유입구(102)와 냉매 유출구(104)가 형성되는 케이싱(100)과, 상기 케이싱(100)에 구비되는 모터(110)와, 상기 케이싱(100)의 내부에 설치되며 상기 모터(110)의 구동력에 의하여 회전될 수 있는 회전축(120) 및 상기 모터(110)와 회전축(120)을 연결하여 상기 모터(110)의 구동력을 상기 회전축(120)에 전달하는 동력전달 부재(115)가 포함된다.
상기 냉매 유입구(102)는 상기 흡입배관(12)에 연결되고, 상기 냉매 유출구(104)는 상기 토출배관(14)에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 동력전달 부재(115)에는, 하나 이상의 기어(gear)가 포함될 수 있다.
상기 압축기(20)에는, 상기 케이싱(100)의 내부에 위치되며 상기 회전축(120)에 의하여 회전 가능하게 연결되는 회전 바디(130) 및 상기 회전 바디(130)에 결합되어 냉매를 압축하는 임펠러(135)가 더 포함된다. 상기 임펠러(135)에는, 상기 회전 바디(130)의 외측에 결합되는 허브 및 상기 허브에 결합되어 냉매를 압축시키는 복수의 블레이드가 포함된다. 상기 회전 바디(130)와 임펠러(135)를 합하여, "임펠러 장치"라 이름한다.
상기 케이싱(100)의 내부에는, 상기 임펠러(135)를 둘러싸도록 배치되는 쉬라우드(142)가 제공된다.
상기 냉매 유입구(102)를 통하여 유입된 냉매는 상기 임펠러(135)와 제 2 쉬라우드(142) 사이의 이격된 공간(흡입 공간부)으로 유동한다.
상기 임펠러(135)는 상기 회전축(120)과 함께 회전되며, 상기 임펠러(135)의 회전 과정에서 냉매는 상기 임펠러(135)의 흡입 공간부로 흡입되어 압축되고, 압축된 냉매는 상기 냉매 유출구(104)를 통하여 배출된다.
상기 회전축(120)은 상기 회전 바디(130)에 관통하여 결합될 수 있다. 상기 회전축(120)의 외주면 중 적어도 일부분은 상기 케이싱(100)의 내부에 제공되는 벽(150)에 의하여 지지될 수 있다.
정리하면, 상기 회전축(120)에는, 상기 벽(150)에 의하여 지지되는 제 1 파트(121) 및 상기 회전 바디(130)에 결합되는 제 2 파트(123)가 포함된다. 상기 제 1 파트를 "벽 지지부"라 이름하고, 상기 제 2 파트를 "바디 결합부"라 이름할 수 있다.
상기 회전축(120)에는, 상기 제 1 파트(121)와 제 2 파트(123)의 사이에 형성되며 베어링(165,167)에 의하여 지지될 수 있는 제 3 파트(125)가 포함된다. 상기 제 3 파트를 "베어링 지지부"라 이름할 수 있다.
상기 임펠러 장치(130,135)와, 벽(150) 및 회전축(120)에 의하여 소정의 공간부(180)가 규정된다. 상기 공간부(180)는 실링부재(170)가 설치될 수 있는 "설치 공간부"라 이름할 수 있다. 상기 회전축(120)은 상기 설치 공간부(180)를 관통하도록 설치될 수 있다.
상기 설치 공간부(180)에는, 상기 회전축(120)의 제 3 파트(125)와, 상기 제 3 파트(125)의 외측 반경방향으로 연장되는 스러스트 칼라(160, thrust collar)와, 상기 스러스트 칼라(160)의 양측에 제공되는 복수의 베어링(165,167) 및 상기 스러스트 칼라(160)의 외주면을 둘러싸도록 배치되는 실링부재(170)가 설치될 수 있다.
상기 "반경 방향"이라 함은, 상기 회전축(120)의 연장 방향에 수직한 방향으로서 이해될 수 있다.
상기 실링부재(170)는 상기 벽(150)의 내측면과, 상기 스러스트 칼라(160)의 외측면 사이에 개재된다. 그리고, 상기 실링부재(170)는 상기 벽(150)이 내측면에 결합되거나, 상기 스러스트 칼라(160)의 외측면에 결합될 수 있다.
상기 실링부재(170)는 상기 회전축(120)의 회전시에는, 스러스트 칼라(160)로부터 이격되고, 상기 회전축(120)의 정지시에는 상기 스러스트 칼라(160)에 접촉되도록 배치될 수 있다.
일례로, 상기 실링부재(170)에는, 래비린스 시일(labyrinth seal)이 포함된다. 그리고, 상기 실링부재(170) 중 상기 스러스트 칼라(160)에 접촉되는 부분에는, 삼각형 또는 톱니 형상을 가질 수 있다.
상기 스러스트 칼라(160)는 상기 회전축(120)에 일체로 형성되거나, 별도의 고정수단에 의하여 체결 또는 용접될 수 있다.
상기 설치 공간부(180)는 상기 스러스트 칼라(160) 및 실링부재(170)에 의하여 양측으로 이분될 수 있다. 따라서, 상기 설치 공간부(180)에는, 상기 스러스트 칼라(160)의 일측에 형성되는 제 1 공간부(180a) 및 상기 스러스트 칼라(160)의 타측에 형성되는 제 2 공간부(180b)가 포함된다 (도 4 참조).
상기 스러스트 칼라(160)의 일측이라 함은, 상기 스러스트 칼라(160)로부터 상기 임펠러 장치(130,135)를 향하는 방향이며, 상기 스러스트 칼라(160)의 타측일 함은 상기 스러스트 칼라(160)로부터 상기 벽(150)을 향하는 방향으로서 이해될 수 있다.
상기 복수의 베어링(165,167)에는, 상기 스러스트 칼라(160)의 일측으로 이격되어 배치되는 제 1 베어링(165) 및 상기 스러스트 칼라(160)의 타측으로 이격되어 배치되는 제 2 베어링(167)이 포함된다.
상기 제 1 베어링(165) 및 제 2 베어링(167)은 상기 회전축(120)의 제 3 파트(125)를 둘러싸도록 설치되며, 상기 회전축(120)의 축방향 이동시 상기 스러스트 칼라(160)의 면을 지지하도록 작용한다.
상세히, 상기 도 2를 기준으로, 상기 회전축(120) 및 스러스트 칼라(160)가 좌측 방향으로 이동할 경우, 상기 제 1 베어링(165)은 상기 스러스트 칼라(160)의 일면을 지지할 수 있다. 그리고, 상기 회전축(120) 및 스러스트 칼라(160)가 우측 방향으로 이동할 경우, 상기 제 2 베어링(167)은 상기 스러스트 칼라(160)의 타면을 지지할 수 있다. 여기서, 상기 "일면"과 "타면"은 서로 반대면일 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 작용을 간단하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 터보 압축기의 구동간, 발생하는 힘의 작용을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 회전축(120)이 회전하여 상기 임펠러(135)가 회전하면 냉매는 상기 회전 바디(130)의 내부로 유입한 후 상기 냉매 유동공(138)을 거쳐 상기 임펠러(135)를 통과하게 된다. 이 과정에서, 냉매는 고압으로 압축된다.
한편, 상기 임펠러(135)가 고속으로 회전되면, 상기 임펠러(135)는 상기 압축기(20)의 외부 방향, 즉 도 3을 기준으로 좌측 방향을 향하는 힘을 받게 된다. 따라서, 상기 임펠러(135)와 연결된 회전축(120) 및 스러스트 칼라(160)는 좌측 방방향으로 이동하려는 힘을 받게 된다 (제 1 작용 힘).
반면에, 상기 임펠러(135)를 통과하면서 압축되는 냉매에 의하여, 상기 임펠러(135)측의 압력은 상기 벽(150)측의 압력보다 높은 압력을 형성하게 된다. 그리고, 고압의 냉매는 상기 임펠러(135)를 경유하여 상기 설치 공간부(180)의 내부로 누설될 수 있다.
따라서, 상기 설치 공간부(180)에 있어서, 상기 제 1 공간부(180a)의 압력, 즉 P1은 상기 제 2 공간부(180b)의 압력, 즉 P2보다 큰 압력 값을 가지게 된다. 결국, 상기 제 1 공간부(180a)와 제 2 공간부(180b)의 압력 차이에 의하여, 상기 회전축(120) 및 스러스트 칼라(160)에는, 도 3을 기준으로 우측 방향으로 향하는 힘을 받게 된다 (제 2 작용 힘).
도 4에는, 상기 제 2 작용 힘에 의하여, 상기 회전축(120) 및 스러스트 칼라(160)가 상기 제 2 베어링(167) 측으로 이동한 모습이 도시된다.
정리하면, 상기 임펠러(135)가 회전되는 과정에서, 상기 임펠러(135)의 회전력 또는 원심력에 의하여 압축기의 외부 방향으로 작용하는 제 1 작용 힘과, 고압의 누설 냉매에 의하여 압축기의 내부 방향으로 작용하는 제 2 작용 힘간에 균형이 이루어져, 상기 스러스트 칼라(160)가 복수의 베어링(165,167) 사이에서 안정적으로 지지될 수 있다는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터보 압축기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터보 압축기(200)는 냉매의 2단 압축이 가능하도록 구비될 수 있다.
상세히, 상기 터보 압축기(200)에는, 냉매 유입구(202)와 냉매 유출구(204)를 형성하는 케이싱(201)과, 상기 케이싱(201)에 구비되는 모터(210) 및 상기 케이싱(201)의 내부에 설치되며 상기 모터(210)의 구동력에 의하여 회전될 수 있는 회전축(220)이 포함된다.
상기 회전축(220)은 상기 모터(210)에 결합되어, 상기 모터(210)의 양측으로 연장될 수 있다.
상기 터보 압축기(200)에는, 상기 회전축(220)의 양 끝단에 체결되어 냉매를 1차 압축되게 하는 제 1 임펠러(230) 및 2차 압축되게 하는 제 2 임펠러(235)가 포함된다. 즉, 상기 제 1 임펠러(230)는 상기 회전축(220)의 일측 단부에 결합되어 회전될 수 있고, 상기 제 2 임펠러(235)는 상기 회전축(220)의 타측 단부에 결합되어 회전될 수 있다.
상기 터보 압축기(200)에는, 상기 제 1 임펠러(230)를 통과하면서 1차 압축된 냉매를 상기 제 2 임펠러(235) 측으로 유동되도록 가이드 하는 유동관(240)이 더 포함된다. 상기 유동관(240)을 통하여 상기 제 2 임펠러(235)로 유입된 냉매는 2차 압축된 후, 상기 냉매 유출구(204)에서 배출될 수 있다.
그리고, 상기 터보 압축기(200)에는, 상기 회전축(220)의 양 단부를 회전 가능하게 지지하는 벽(250)이 더 포함된다. 즉, 상기 벽(250)은 상기 회전축(220)의 양측에 제공될 수 있다.
상기 터보 압축기(200)의 일측에는, 상기 회전축(220)과, 상기 제 1 임펠러(230) 및 벽(250)에 의하여 규정되는 설치 공간부(280)가 포함된다. 상기 설치 공간부(280)에는, 실링부재(270)가 설치될 수 있다. 이 때, 상기 설치 공간부(280)를 제 1 설치 공간부라 이름한다.
그리고, 상기 터보 압축기(200)의 타측에는, 상기 회전축(220)과, 상기 제 2 임펠러(235) 및 벽(250)에 의하여 규정되는 설치 공간부(280)가 포함된다. 상기 설치 공간부(280)에는, 실링부재(270)가 설치될 수 있다. 이 때, 상기 설치 공간부(280)를 제 2 설치 공간부라 이름한다.
상기 제 1 설치 공간부와, 제 2 설치 공간부의 내부 구조는 도 2에서 설명한 내용과 유사하므로, 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이, 회전축의 양단에 제 1,2 임펠러가 구비되는 2단 터보 압축기의 경우, 상기 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러 측에 각각 실링부재가 제공된 스러스트 베어링 구조를 적용함으로써, 회전축 또는 스러스트 칼라의 지지가 용이하게 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터보 압축기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 터보 압축기(20)는 냉매의 2단 압축이 가능하도록 구비될 수 있다.
그리고, 냉매의 2단 압축을 위하여, 회전축의 일측 단부에 제 1,2 임펠러가 설치되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에 따른 터보 압축기의 구조는 제 1 실시예의 구조와 유사하므로, 제 1 실시예와의 차이점을 중점으로 설명한다.
상기 케이싱(100)의 내부에는, 상기 냉매 유입구(102)를 통하여 유입된 냉매를 상기 회전 바디(130)의 내측으로 가이드 하는 제 1 쉬라우드(140) 및 상기 임펠러(135)를 둘러싸도록 배치되는 제 2 쉬라우드(142)가 제공된다. 그리고, 상기 회전 바디(130)에는, 냉매가 통과하는 냉매 유동공(138)이 형성된다. 상기 냉매 유동공(138)은 상기 회전 바디(130)의 외주면에 서로 이격되어 다수 개가 형성될 수 있다.
상기 터보 압축기(20)에는, 제 1 실시예에서 설명한 회전 바디(130)의 내부에 제공되어 상기 회전축(120)의 회전시 상기 회전 바디(130)와 함께 회전되는 제 1 임펠러(330)가 더 포함된다.
상기 제 1 임펠러(330)는 상기 회전 바디(130)의 내주면에 결합되는 허브 및 상기 허브에서 돌출된 복수의 블레이드가 포함되며, 상기 복수의 블레이드는 상기기 제 1 쉬라우드(140)로부터 이격되도록 배치된다. 상기 복수의 블레이드와 제 1 쉬라우드(140)의 사이에는, 상기 제 1 임펠러(330)로 냉매의 흡입을 가이드 하는 흡입 공간부(제 1 흡입 공간부)가 형성된다.
상기 냉매 유입구(102)를 통하여 유입된 냉매는 상기 제 1 흡입 공간부를 통하여 상기 제 1 임펠러(330)로 유동하여 압축되며, 압축된 냉매는 상기 냉매 유동공(138)을 통하여 상기 회전 바디(130)의 외측으로 유동한다.
상기 터보 압축기(20)에는, 상기 회전 바디(130)의 외측에 제공되어 상기 회전축(120)의 회전시 상기 회전 바디(130)와 함께 회전되는 제 2 임펠러(335)가 더 포함된다.
상기 제 2 임펠러(335)는 상기 회전 바디(130)의 외주면에 결합되는 허브 및 상기 허브에서 돌출된 복수의 블레이드가 포함되며, 상기 복수의 블레이드는 상기기 제 2 쉬라우드(142)로부터 이격되도록 배치된다. 상기 복수의 블레이드와 제 2 쉬라우드(142)의 사이에는, 상기 제 2 임펠러(335)로 냉매의 흡입을 가이드 하는 흡입 공간부(제 2 흡입 공간부)가 형성된다.
상기 제 1 임펠러(230)와 제 2 임펠러(235)는 동일한 회전방향을 형성한다.
상기 케이싱(100)에는, 냉매가 인젝션 되는 인젝션 포트(106)가 형성된다. 상기 응축기(30)에서 응축된 냉매는 이코노마이져(미도시)를 거쳐 상기 인젝션 포트(106)로 인젝션될 수 있다.
상기 제 1 임펠러(330)에서 1차 압축된 냉매는 상기 냉매 유동공(138)을 통과하고, 상기 인젝션 포트(106)로 인젝션 된 냉매와 혼합된다. 그리고, 혼합된 냉매는 상기 제 2 임펠러(335)의 제 2 흡입 공간부로 유동하여 2차 압축될 수 있다.
본 실시예와 같이, 회전축(120)의 일측 단부에 복수의 임펠러가 배치되는 경우에는, 상기 회전축(120)의 일측에만 스러스트 베어링 구조를 적용함으로써, 회전축 또는 스러스트 칼라를 효과적으로 지지할 수 있다.
10 : 터보 냉동기 20 : 압축기
30 : 응축기 40 : 팽창밸브
50 : 증발기 100 : 케이싱
110 : 모터 115 : 동력전달 부재
120 : 회전축 130 : 회전 바디
135 : 임펠러 138 : 냉매 유동공
140 : 제 1 쉬라우드 142 : 제 2 쉬라우드
150 : 벽 160 : 스러스트 칼라
165 : 제 1 베어링 167 : 제 2 베어링
170 : 실링부재 180 : 설치 공간부
180a : 제 1 공간부 180b : 제 2 공간부

Claims (10)

  1. 구동력을 발생시키는 모터가 배치되는 케이싱;
    상기 모터의 구동에 의하여 회전 가능하게 설치되는 회전축;
    상기 회전축에 결합되어 회전되며, 냉매를 압축시키기 위한 복수의 블레이드가 포함되는 임펠러 장치;
    상기 회전축의 외측을 지지하는 벽;
    상기 회전축과, 벽 및 상기 임펠러 장치에 의하여 형성되는 설치 공간부;
    상기 설치 공간부의 내부에 배치되며, 상기 회전축의 외주면 중 적어도 일부분에 결합되는 스러스트 칼라; 및
    상기 스러스트 칼라의 외주면에 배치되며, 상기 설치 공간부를 복수의 공간부로 구분하는 실링부재가 포함되는 터보 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설치 공간부의 내부에 설치되며,
    상기 스러스트 칼라의 양측에 이격되어 배치되는 복수의 스러스트 베어링이 포함되는 터보 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 스러스트 베어링에는,
    상기 스러스트 칼라로부터 상기 임펠러 장치를 향하는 방향으로 이격되어 배치되는 제 1 베어링; 및
    상기 스러스트 칼라로부터 상기 벽을 향하는 방향으로 이격되어 배치되는 제 2 베어링이 포함되는 터보 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링부재는,
    상기 벽의 내측면과, 상기 스러스트 칼라의 외측면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 설치 공간부에는,
    상기 스러스트 칼라 및 실링부재의 일측에 형성되는 제 1 공간부; 및
    상기 스러스트 칼라 및 실링부재의 타측에 형성되는 제 2 공간부가 포함되는 터보 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 스러스트 베어링에는,
    상기 제 1 공간부에 배치되는 제 1 베어링; 및
    상기 제 2 공간부에 배치되는 제 2 베어링이 포함되는 터보 압축기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전축 및 임펠러가 회전되면,
    상기 임펠러에서 압축된 냉매에 의하여, 상기 제 1 공간부의 내부 압력은 상기 제 2 공간부의 내부 압력보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펠러 장치에는,
    상기 회전축의 일측 단부에 결합되는 제 1 임펠러; 및
    상기 회전축의 타측 단부에 결합되는 제 2 임펠러가 포함되고,
    상기 실링부재는, 상기 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러의 일측에 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펠러 장치에는,
    상기 회전축의 일측 단부에 결합되는 제 1 임펠러 및 제 2 임펠러가 포함되고, 상기 실링부재는, 상기 회전축의 일측 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 터보 압축기를 포함하는 터보 냉동기.

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