KR20180093692A - 터보 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 터보 압축기는, 케이싱; 상기 케이싱에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터와 이격되어 회전되는 로터와, 상기 로터와 연결되어 회전되는 회전축을 구비하는 구동 유닛; 상기 회전축과 연결되는 임펠러부를 구비하여 냉매를 압축하는 압축 유닛; 상기 회전축의 축방향으로 상기 구동 유닛의 양 단부에서 각각 상기 로터를 덮도록 형성되는 제1 및 제2프레임부; 및 상기 회전축의 추력(thrust)에 의한 상기 구동 유닛의 변위를 제한하도록, 상기 제1프레임부에서 상기 구동 유닛을 지지하는 제1추력제한부와, 상기 제2프레임부에서 상기 구동 유닛을 지지하는 제2추력제한부를 포함한다. 이에 따르면, 회전축의 추력을 보다 정확하게 지지할 수 있고 장치의 소형화가 구현될 수 있다.

Description

터보 압축기{TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 구동모터에 의해 발생되는 회전력으로 임펠러를 회전시켜 냉매를 압축하는 터보 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매 등의 유체를 압축하는 장치이다. 압축기는 구동력을 발생하는 구동모터 및 그 구동모터의 구동력을 전달받아 유체를 압축하는 압축부가 함께 구성되며, 압축부의 형태에 따라 여러 종류가 있다.

도 1은 종래 터보 압축기를 보인 단면 개념도이다. 일반적으로 터보 압축기는 원심식 압축기의 일종으로, 하우징(10)과, 회전축(23)을 회전시키도록 동력을 발생시키는 구동부(20)와, 회전축(23)에 연결되는 임펠러의 회전에 의해 축방향으로 유입되는 유체를 반경 방향으로 압축시켜 토출시키는 압축부를 포함한다.

압축부는 설계에 따라 1단 또는 다단으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 압축부가 2단으로 구성되는 경우, 구동부(20)의 양 단 또는 일 단에 제1 및 제2임펠러(31a, 31b)가 연결되고, 이들을 수용하는 제1 및 제2압축실(32a, 32b)이 각각 형성됨으로써, 2단에 걸쳐 압축을 수행하도록 이루어진다. 제1 및 제2압축실(32a, 32b)은 서로 유체가 연통되는 연통 유로(12)로 연결되어 있다.

이러한 터보 압축기는, 먼저 스테이터(21)와 로터(22)에 의해 동력이 발생되어 회전축(23)이 회전되고, 회전축(23)과 연결된 임펠러가 회전되어 흡입력이 발생되어 동작이 시작된다. 흡입력에 의해, 압축실과 연통되는 흡입 유로(11)를 통해 회전축의 축방향으로 유체가 유입되고, 유체는 임펠러에 의해 압축되어 회전축의 반경 방향으로 토출된다.

압축부가 2단으로 구성되는 경우에는, 반경 방향으로 토출된 유체가 이어서 연통 유로(12)를 통해 회전축(23)의 축방향으로 다음 단의 압축실로 유입되고, 해당 압축실 내부의 임펠러에 의해 다시 반경 방향으로 압축되어 토출 유로(13)로 토출된다.

이러한 동작 과정에서, 임펠러의 동작에 의해 발생되는 회전축(23)의 추력(thrust)은 스러스트 베어링(14) 및 스러스트 러너(15)에 의해 지지되도록 이루어진다. 도 1에 보인 것과 같은 종래 구성의 경우, 구동부(20) 일 측 회전축(23)에 스러스트 러너(15)가 장착된다. 그리고, 하우징(10)의 일부 혹은 하우징(10)과 연결되는 프레임이, 스러스트 러너(15)를 회전축(23)의 축방향으로 양 측에서 지지하도록 이루어진다. 하우징(10) 또는 프레임에는 스러스트 베어링(14)이 결합되어 스러스트 러너(15)와 접촉을 이루게 된다.

하지만, 위와 같은 종래의 추력 지지 구조는, 회전축(23) 상의 일 지점에서만 추력을 지지하게 되며, 해당 지점은 회전축(23)과 함께 회전되는 결합체의 무게중심에 놓이도록 설계되는 것이 어려운 실정이었다. 따라서, 추력이 가해질 때 회전축(23)의 정렬 상태가 틀어지고, 마찰력이 국소적으로 집중될 가능성이 존재한다.

다음으로 종래의 구조는, 스러스트 러너(15)와 이를 양 측에서 지지하는 스러스트 베어링(14)으로 이루어진 스러스트 구조물이 회전축(23)에서 일정 공간을 차지하여, 전체적으로 축방향 길이가 추가되도록 이루어져 있었다. 아울러, 밸런스 웨이트(24)가 축방향으로 더 부가되며, 이에 따라 터보 압축기의 전장이 증대되도록 구성되어 있었다.

따라서, 회전축(23)의 축방향으로 발생되는 추력을 안정적으로 지지하면서도, 축방향으로 전장이 증대되는 것을 최소화함으로써 소형화 및 경량화가 달성될 수 있도록 개선된 터보 압축기 착안될 여지가 있다.

본 발명의 첫 번째 목적은, 임펠러에 의해 생생되는 추력이 고르게 지지되어 편심이나 불균형이 완화될 수 있는 터보 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은, 두 개의 추력제한부를 구비하면서도 종래에 비하여 축방향 길이가 감소될 수 있도록 이루어지는 터보 압축기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은, 종래 터보 압축기에 비하여 축방향 길이를 더욱 감소시킬 수 있도록, 밸런스 웨이트 역할을 함께 수행하는 추력제한부를 구비하는 터보 압축기를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 터보 압축기는, 스테이터와, 스테이터와 이격되어 회전되는 로터 및 회전축을 구비하는 구동 유닛; 회전축과 연결되는 임펠러부를 구비하여 냉매를 압축하는 압축 유닛; 회전축의 축방향으로 구동 유닛의 양 단부에서 각각 로터를 덮도록 형성되는 제1프레임부와 제2프레임부; 제1프레임부에서 구동 유닛을 지지하는 제1추력제한부; 및 제2프레임부에서 상기 구동 유닛을 지지하는 제2추력제한부를 포함한다.

본 발명의 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 제1추력제한부는, 로터를 향하도록 제1프레임부에 장착되는 제1스러스트 베어링; 및 제1스러스트 베어링에 지지되는 제1스러스트 러너를 포함한다. 마찬가지로, 제2추력제한부는, 제2스러스트 베어링과 제2스러스트 러너를 포함한다.

제1 및 제2스러스트 러너는 각각 로터와 기설정된 간격으로 이격되어 회전축에 결합될 수 있다.

본 발명의 세 번째 과제를 달성하기 위하여, 제1 및 제2스러스트 러너는 회상기 회전축에 장착되어 구동 유닛 및 임펠러부를 포함하는 회전체의 무게중심을 조정하도록 이루어질 수 있다.

구체적으로, 제1 및 제2스러스트 러너 중에서, 회전축에 로터 및 임펠러를 장착한 결합체의 무게중심으로부터 가까이에 위치되는 어느 하나는, 다른 하나보다 가벼운 질량을 갖도록 형성될 수 있다. 또는, 제1 및 제2스러스트 러너 중에서, 회전축에 로터 및 임펠러를 장착한 결합체의 무게중심으로부터 가까이에 위치되는 어느 하나는, 다른 하나보다 상기 기설정된 간격이 작게 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 해결 수단에 의해 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫 번째, 본 발명의 터보 압축기는 임펠러부에 의해 발생되는 추력이 서로 이격된 제1 및 제2추력제한부에 의해 지지됨으로써, 추력을 지지할 때 발생될 수 있는 편심이나 불균형이 완화될 수 있다.

두 번째, 구동 유닛의 양 단에 위치되는 제1 및 제2추력제한부는, 각각 서로 다른 한 방향으로만 구동 유닛을 지지하도록 구성되면 충분하므로, 회전축 방향으로 터보 압축기의 크기를 소형화할 수 있다.

또한, 제1 및 제2스러스트 러너는 로터와 이격되어 회전축에 장착됨으로써 완충 역할을 할 수 있고, 스러스트 러너 자체의 변위가 구동 유닛의 정렬에 영향을 미치는 것이 방지될 수 있다.

세 번째, 본 발명의 터보 압축기는 제1 및 제2스러스트 러너가 밸런스 웨이트의 역할을 하도록 이루어질 수 있어, 터보 압축기의 소형화 및 경량화가 구현될 수 있다.

도 1은 종래 터보 압축기를 보인 단면 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기를 보인 단면 개념도.
도 3a는 도 2에 도시된 스러스트 러너의 무게에 의해 편심을 조정하는 설계를 보인 단면 개념도.
도 3b는 도 2에 도시된 스러스트 러너의 위치에 의해 편심을 조정하는 설계를 보인 단면 개념도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보 압축기를 보인 단면 개념도.

이하, 본 발명에 관련된 터보 압축기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

서로 다른 실시예라고 하더라도, 앞선 실시예와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일·유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예들을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기(100)를 보인 단면 개념도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 터보 압축기(100)는 케이싱(110), 구동 유닛(120), 압축 유닛(130a, 130b)을 포함한다.

케이싱(110)은, 본 발명의 터보 압축기(100)의 외관을 형성하며, 유입되는 냉매의 압축을 위해 밀폐 공간을 형성하는 역할을 한다. 도 2에 보인 것과 같이, 케이싱(110)은 후술하는 회전축(123)의 방향으로 연장 형성되는 대략 원통형의 형상으로 이루어질 수 있다.

구동 유닛(120)은 냉매의 압축을 위한 동력을 발생시키는 역할을 한다. 구동 유닛(120)은 스테이터(121), 로터(122) 및 회전축(123)을 포함한다. 스테이터(121)는 케이싱(110)과 고정되도록 위치되며, 도 1에 보인 것과 같이, 스테이터(121)의 내주면에 장착될 수 있다. 로터(122)는 스테이터(121)의 내측에 위치되며 스테이터(121)와 이격 배치된다. 회전축(123)은 로터(122)와 연결되며 스테이터(121)와 로터(122)의 상호작용에 의해 로터(122)와 함께 회전되도록 이루어진다.

구동 유닛(120)에 의해 발생되는 회전력은 압축 유닛(130a, 130b)으로 전달되어 냉매의 압축에 이용된다. 본 발명의 터보 압축기(100)의 압축 유닛(130a, 130b)은 임펠러부(131a, 131b)를 구비하는 원심형의 압축기로, 임펠러부(131a, 131b)는 회전축(123)과 연결되어 회전된다. 도 1에 보인 것과 같이, 압축 유닛(130a, 130b)은 2단 압축을 수행하도록 구성되고, 제1 및 제2임펠러(131a, 131b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2임펠러(131a, 131b)는 구동 유닛(120)의 양 단부에 각각 위치될 수 있으나, 제1 및 제2임펠러(131a, 131b)가 구동 유닛(120)의 일 측에 대향형으로 배치되는 경우도 있을 수 있다. 그리고, 제1임펠러(131a)가 위치되는 제1압축실(132a)과, 제2임펠러(131b)가 위치되는 제2압축실(132b)은, 연통 유로(133)에 의해 서로 연통될 수 있다.

본 발명의 터보 압축기(100)는, 회전축(123)을 회전 가능하도록 지지하기 위하여 제1 및 제2프레임부(111a, 111b)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2프레임부(111a, 111b)는 케이싱(110)의 내주면에서 돌출 형성될 수 있고, 회전축(123)의 축방향으로 구동 유닛(120)의 양 단부를 덮도록 이루어질 수 있다. 제1 및 제2프레임부(111a, 111b)에는 회전축(123)을 반경방향으로 회전 가능하게 지지하는 베어링이 장착될 수 있다.

한편, 본 발명의 터보 압축기(100)는, 임펠러부(131a, 131b)에서 회전축(123)의 축방향으로 유입되는 냉매를 압축하여 반경방향으로 토출시키므로, 냉매가 유입되는 축방향으로 추력(thrust)이 발생된다. 이러한 추력은 스테이터(121)와 로터(122) 사이의 정렬 상태를 변화시키는 변위를 발생시킴으로써, 구동 유닛(120)의 동작에 영향을 미칠 수 있다.

따라서, 추력에 의한 변위를 일정 범위 내로 제한하기 위한 구조물이 장착될 수 있고, 종래 터보 압축기의 경우 구동부의 일 측에 스러스트 베어링(14)이 양 측에서 스러스트 러너(15)를 덮어 양 방향으로 지지하는 구조가 도입되었다.

종래의 경우와 달리, 본 발명의 터보 압축기(100)는, 제1프레임부(111a)에서 구동 유닛(120)을 지지하는 제1추력제한부(140a)와, 제2프레임부(111b)에서 구동 유닛(120)을 지지하는 제2추력제한부(140b)를 포함한다. 즉, 구동 유닛(120)의 양 단을 덮는 제1 및 제2프레임부(111a, 111b) 각각에 추력을 지지할 수 있도록 제1 및 제2추력제한부(140a, 140b)가 형성된다.

본 발명의 터보 압축기(100)는, 제1 및 제2추력제한부(140a, 140b)에 의해 구동 유닛(120)의 양 단부에서 추력을 지지하게 됨으로써, 종래 일 측에서 추력을 지지하는 과정에서 발생될 수 있는 구동 유닛(120)의 편심 또는 불균형이 완화될 수 있는 효과가 있다.

한편, 제1 및 제2추력제한부(140a, 140b) 각각은 종래의 경우보다 단순한 구성요소를 갖도록 이루어질 수 있다. 제1추력제한부(140a)는 제1스러스트 베어링(141a) 및 제1스러스트 러너(142a)를 포함할 수 있고, 제2추력제한부(140b)는 제2스러스트 베어링(141b) 및 제2스러스트 러너(142b)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1프레임부(111a)에는 로터(122)와 마주보는 측에 제1스러스트 베어링(141a)이 장착되고, 제2프레임부(111b)에는 로터(122)와 마주보는 측에 제2스러스트 베어링(141b)이 장착된다. 그리고 회전축(123)에는, 로터(122)와 제1스러스트 베어링(141a) 사이에 제1스러스트 러너(142a)가 장착되고, 로터(122)와 제2스러스트 베어링(141b) 사이에 제2스러스트 러너(142b)가 장착된다.

제1 및 제2스러스트 베어링(141a, 141b)은, 각각 제1 및 제2프레임부(111a, 111b)의 일 측면을 덮는 가스 베어링일 수 있고, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)는 회전축(123)과 동심으로 형성되는 원판형의 부재일 수 있다. 또한, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)는 황동 재질로 이루어질 수 있다.

위와 같이 구동 유닛(120)의 양 단에 위치되는 제1 및 제2추력제한부(140a, 140b)는, 각각 서로 다른 한 방향으로만 구동 유닛(120)을 지지하도록 이루어진다. 즉, 종래 도 1에 보인 것과 같이 구동부의 일 측에 장착되는 두 개의 스러스트 베어링(14)과 그 사이의 하나의 스러스트 러너(15)를 포함하도록 각각 제1 및 제2추력제한부(140a, 140b)가 구성되는 것이 아니라, 한 개의 스러스트 베어링과 한 개의 스러스트 러너로 추력제한부가 형성될 수 있다.

이에 따라, 두 개의 추력제한부가 형성되면서도 공간과 무게가 절감될 수 있어, 소형화 및 경량화가 구현될 수 있다. 아울러, 후술하는 것과 같이, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)가 밸런스 웨이트(24)의 역할도 함께 수행하게 되면, 축방향 길이가 더욱 감소되어, 종래의 터보 압축기(100)에 비해 소형화가 이루어질 수 있다.

나아가, 도 1의 종래의 경우를 보면, 스러스트 러너(15)는 양 단부가 스러스트 베어링(14)과 마찰된다. 이와 달리, 도 2의 본 발명의 터보 압축기(100)의 경우 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)는 일측 단부만이 제1 및 제2스러스트 베어링(141a, 141b)과 마찰된다. 이에 따라, 마찰에 의한 발열이 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b) 각각에서 종래의 경우보다 낮아 과열에 의한 문제점이 저감될 수 있다. 이는, 동일한 발열량에 대해 두 개의 스러스트 러너에서 방열이 일어날 수 있게 됨으로써, 열교환 면적이 증가되는 측면으로도 이해될 수 있다.

한편, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)는, 회전축(123)에 결합되고, 회전축(123)의 축방향으로 로터(122)와 기설정된 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다. 제1추력제한부(140a)를 기준으로, 제1스러스트 러너(142a)가 로터(122)와 접촉되어 배치되어 있다면, 추력에 의해 제1스러스트 러너(142a)뿐만 아니라 로터(122)에도 가압력이 전달된다. 이에 따라, 로터(122)에 미세한 변위가 발생되어 스테이터(121)와 로터(122) 간의 정렬 상태가 틀어질 우려가 있게 된다. 제1스러스트 러너(142a)가 로터(122)와 서로 이격됨으로써, 제1스러스트 러너(142a)가 가압되되더라도 로터(122)가 가압되는 것은 방지될 수 있는 완충 효과를 얻을 수 있게 된다. 이는 제2추력제한부(140b)의 경우에도 마찬가지이다.

이상에서는 본 발명의 터보 압축기(100)에서, 구동 유닛(120)의 양 측에 각각 위치되는 제1 및 제2추력제한부(140a, 140b)에 의해 추력이 안정적으로 지지되는 구조에 대해 설명하였다. 이하에서는 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)가 종래 밸런스 웨이트의 역할을 대체하도록 이루어져 소형화 및 경량화가 달성될 수 있는 특징에 대해 설명한다.

도 1에 보인 것과 같이, 종래 터보 압축기는 로터(22)의 양 단부에 밸런스 웨이트(24)가 설치된다. 종래 밸런스 웨이트(24)는, 회전축(23)에 로터(22)와 임펠러(31a, 31b)가 장착되어 함께 회전될 때, 회전축(23)을 지지하는 하우징(10) 또는 프레임에 무게중심이 배분되어 지지되도록 균형을 맞추어 주는 역할을 한다.

본 발명의 터보 압축기(100)와 관련하여, 도 3a는 도 2에 도시된 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)의 무게에 의해 편심을 조정하는 설계를 보인 단면 개념도이다. 또한, 도 3b는 도 2에 도시된 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)의 배치에 의해 편심을 조정하는 설계를 보인 단면 개념도이다.

먼저, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)는 서로 다른 질량을 갖도록 형성되어 종래 밸런스 웨이트의 역할을 수행할 수 있다. 본 실시예에서는 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)는 동일한 직경을 갖고, 회전축(123)의 축방향으로 그 두께가 서로 다르게 형성됨으로써, 서로 다른 질량을 갖도록 이루어질 수 있다.

도 3a의 경우를 참조하면, 구체적인 질량의 차이는, 회전축(123)에 로터(122) 및 임펠러부(131a, 131b)를 장착한 결합체의 무게중심(cw)을 고려하여 부여될 수 있다. 예를 들어, 회전축(123), 로터(122) 및 임펠러부(131a, 131b)의 결합체의 무게중심(cw)이 제2스러스트 러너(142b)에 가깝게 형성되는 경우는, 제2스러스트 러너(142b)의 질량이 제1스러스트 러너(142a)의 질량보다 작도록 이루어질 수 있다. 즉, 제1스러스트 러너(142a)의 두께(t1)가 제2스러스트 러너(142b)의 두께(t2)보다 더 두껍게 형성될 수 있다.

제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)의 질량 차이에 의하여, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)가 위 결합체에 장착되었을 때에는, 제1프레임부(111a) 및 제2프레임부(111b)로부터 각각 동일한 거리(x)만큼 떨어진 위치에 최종적인 무게중심(cw')이 위치될 수 있다.

다음의 일 예로, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)는 로터(122)와의 기설정된 간격이 서로 다르게 설정됨으로써, 밸런스 웨이트의 역할이 수행될 수 있다. 이때에는, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)가 동일한 형상과 질량으로 이루어질 수도 있다.

도 3b의 경우를 참조하면, 구체적으로 로터(122)와의 이격 간격은, 회전축(123)에 로터(122) 및 임펠러부(131a, 131b)를 장착한 결합체의 무게중심을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 회전축(123), 로터(122) 및 임펠러부(131a, 131b)의 결합체의 무게중심(cw)이 제2스러스트 러너(142b)에 가깝게 형성되는 경우는, 제2스러스트 러너(142b)와 로터(122)와의 간격이, 제1스러스트 러너(142a)와 로터(122)와의 간격보다 작게 이루어질 수 있다.

제1스러스트 러너(142a)가 제2스러스트 러너(142b)의 경우보다 로터(122)의 중심에서 멀리 이격되어 배치됨으로써, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)가 위 결합체에 장착되었을 때에는, 제1프레임부(111a) 및 제2프레임부(111b)로부터 동일한 거리(x)만큼 떨어진 위치에 무게중심(cw')이 위치될 수 있다.

이와 같이, 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)에 의해 밸런스 웨이트의 역할이 수행됨으로써, 종래와 같이 스러스트 러너와 밸런스 웨이트가 별도로 구비될 필요가 없게 된다. 이로써, 회전축(123)의 축방향으로의 길이가 짧아져 압축기의 소형화가 구현될 수 있고, 압축기의 무게가 감소될 수 있는 이점이 있다. 구체적으로 종래 도 1의 경우에 비하여, 도 2와 같은 본 발명의 배치에 의해 회전축(123)의 축방향으로의 전장 길이는 20% 이상이 단축될 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보 압축기(200)를 보인 단면 개념도이다. 본 발명의 다른 실시예에서는 제1 및 제2스러스트 러너(242a, 242b)가 회전축(223)에 장착되는 결합 구조가 앞선 일 실시예의 경우와 다르게 이루어질 수 있다.

본 발명의 터보 압축기(200)에서, 제1 및 제2스러스트 러너(242a, 242b)는 추력을 지지하는 구조물로 기능하므로, 회전축(223)과 견고하게 결합되어야 한다. 회전축(223)과 제1 및 제2스러스트 러너(242a, 242b) 각각의 결합이 분리되거나 미끄러지게 되면, 추력이 신뢰성있게 지지될 수 없다.

앞선 실시예와 같은 결합 구조는 제1 및 제2스러스트 러너(142a, 142b)가 회전축(123)에 압입되는 방식으로 제작될 수 있다. 도 4의 본 실시예에서도 제1 및 제2스러스트 러너(242a, 242b)는 압입 공정을 통해 회전축(223)에 장착될 수 있는데, 이때, 회전축(223)은 제1 및 제2수용홈(223a, 223b)을 구비할 수 있다.

즉, 회전축(223)의 외주면에서 회전축(223)의 중심을 향하여 리세스되는 제1 및 제2수용홈(223a, 223b)이 형성되고, 제1 및 제2수용홈(223a, 223b) 각각에 제1 및 제2스러스트 러너(242a, 242b)가 걸리도록 장착될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 회전축(223)의 축방향으로 제1 및 제2스러스트 러너(242a, 242b)가 밀리는 것이 방지될 수 있어, 더욱 견고하게 추력이 지지될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예의 경우 모두, 제1스러스트 베어링(141a, 241a)과 제1스러스트 러너(142a, 242a) 사이의 간격과 제2스러스트 베어링(141b, 241b)과 제2스러스트 러너(142b, 242b) 사이의 간격 설정이 문제될 수 있다. 이러한 베어링과 러너 사이의 간격을 설정하기 위하여 고려되어야 할 사항은 여러 가지가 있지만, 압축실 내벽과 임펠러부(131a, 131b, 231a, 231b)가 이루는 간격이 고려되어야 할 필요성이 있다.

도 4의 다른 실시예를 참조하여 이를 설명하면, 제1스러스트 베어링(241a)과 제1스러스트 러너(242a)가 형성하는 간격(c1)과 제2스러스트 베어링(241b)과 제2스러스트 러너(242b)가 형성하는 간격(c2)은, 회전축(223)의 축방향으로 제1 및 제2압축실(232a, 232b)의 내측면과 임펠러부(231a, 231b)가 형성하는 간격들(w1, w2)보다는 작게 형성될 수 있다.

일반적으로, 베어링과 러너 사이의 간격(c1, c2)이 작으면 마찰에 의한 손실이 증대될 우려가 있다. 다만, 본 발명의 터보 압축기(200)의 작동 도중에는 임펠러부(231a, 231b)가 냉매의 압력 및 열에 의해 변형되어, 임펠러 날개가 변형되거나 팽창될 수 있다. 이러한 변화에 의해 임펠러부(231a, 231b)가 제1 또는 제2압축실(232a, 232b)의 내측면에 접촉되는 경우, 구조적 손상이 발생되고 압축기의 신뢰성이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 제1 및 제2스러스트 베어링(241a, 241b)과 제1 및 제2스러스트 러너(242a, 242b)를 설계함에 있어서는, 안정성 및 신뢰성을 보다 중요하게 고려하여 베어링과 러너가 상대적으로 먼저 접촉되도록 설정될 수 있다. 즉, 베어링과 러너 사이의 간격(c1, c2)이 임펠러와 압축실 사이의 간격(w1, w2)보다 작게 설계됨으로써, 임펠러 날개의 구조적 손상이 예방되고, 신뢰성이 보장될 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 터보 압축기를 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

100, 200: 터보 압축기 110, 210: 케이싱
111a: 제1프레임부 111b: 제2프레임부
120, 220: 구동 유닛 121, 221: 스테이터
122, 222: 로터 123, 223: 회전축
130a, 130b: 압축 유닛 131a, 231a: 제1임펠러
131b, 231b: 제2임펠러 132a, 231a: 제1압축실
132b, 232b: 제2압축실 133, 233: 연통 유로
140a: 제1추력제한부 140b: 제2추력제한부
141a: 제1스러스트 베어링 141b: 제2스러스트 베어링
142a, 242a: 제1스러스트 러너 142b, 242b: 제2스러스트 러너
223a: 제1수용홈 223b: 제2수용홈

Claims (7)

1. 케이싱;
   상기 케이싱에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터와 이격되어 회전되는 로터와, 상기 로터와 연결되어 회전되는 회전축을 구비하는 구동 유닛;
   상기 회전축과 연결되는 임펠러부를 구비하여 냉매를 압축하는 압축 유닛;
   상기 회전축의 축방향으로 상기 구동 유닛의 양 단부에서 각각 상기 로터를 덮도록 형성되는 제1 및 제2프레임부; 및
   상기 회전축의 추력(thrust)에 의한 상기 구동 유닛의 변위를 제한하도록, 상기 제1프레임부에서 상기 구동 유닛을 지지하는 제1추력제한부와, 상기 제2프레임부에서 상기 구동 유닛을 지지하는 제2추력제한부를 포함하는 터보 압축기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1추력제한부는,
   상기 로터를 향하도록 상기 제1프레임부에 장착되는 제1스러스트 베어링; 및
   상기 제1스러스트 베어링과 상기 로터 사이에 위치되는 제1스러스트 러너를 포함하고,
   상기 제2추력제한부는,
   상기 로터를 향하도록 상기 제1프레임부에 장착되는 제2스러스트 베어링; 및
   상기 제2스러스트 베어링과 상기 로터 사이에 위치되는 제2스러스트 러너를 포함하는 터보 압축기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2스러스트 러너는 각각 상기 로터와 기설정된 간격으로 이격되어 상기 회전축에 결합되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 및 제2스러스트 러너 중에서, 상기 회전축에 상기 로터 및 임펠러를 장착한 결합체의 무게중심으로부터 가까이에 위치되는 어느 하나는, 다른 하나보다 가벼운 질량을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제1 및 제2스러스트 러너 중에서, 상기 회전축에 상기 로터 및 임펠러를 장착한 결합체의 무게중심으로부터 가까이에 위치되는 어느 하나는, 다른 하나보다 상기 기설정된 간격이 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
6. 제3항에 있어서,
   상기 회전축의 외주면에는 상기 회전축의 중심을 향하여 리세스되는 제1 및 제2수용홈이 형성되고,
   상기 제1 및 제2스러스트 러너는 상기 제1 및 제2수용홈에 각각 삽입 장착되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
7. 제2항에 있어서,
   상기 케이싱은, 상기 임펠러부를 수용하도록 형성되는 압축실을 구비하고,
   상기 제1스러스트 베어링과 제1스러스트 러너 사이의 간격 및 상기 제2스러스트 베어링과 제2스러스트 러너 사이의 간격은, 상기 축방향으로 상기 압축실의 내측면과 상기 임펠러부 사이의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 터보 압축기.

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