KR20190130936A - 냉각유로를 구비하는 터보 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발명은 모터에 의하여 구동되는 터보 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베어링으로 유체를 공급하여 베어링의 신뢰성을 확보한 터보 압축기에 관한 것이다.
본 발명은, 내부에 모터수용부를 형성하는 모터케이싱; 상기 모터수용부에 장착되는 구동모터; 상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축; 상기 회전축의 일측 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 임펠러; 상기 회전축의 타측에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 스러스트 베어링 러너; 상기 스러스트 베어링 러너를 지지하는 베어링 케이싱; 상기 임펠러로 유입되는 유체를 안내하는 유입유로; 상기 임펠러에서 토출되는 유체를 안내하는 토출유로; 및 상기 토출유로에서 분기되어 상기 베어링 케이싱으로 유체를 안내하는 냉각유로;를 포함하는 터보 압축기를 제공한다.

Description

냉각유로를 구비하는 터보 압축기{Turbo Compressor Having a cooling channel}
본 발명은 모터에 의하여 구동되는 터보 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기의 동작시에 열이 발생하게 되는 베어링으로 유체의 일부가 공급되도록 함으로써 베어링의 신뢰성을 확보한 터보 압축기에 관한 것이다.
압축기는 왕복동식, 스크류식, 터보식으로 크게 분류된다.
왕복동식 압축기는 실린더 내 피스톤의 왕복 운동으로 가스를 압축하는 압축기이고, 스크류식 압축기는 암수 한 쌍의 비틀림 나사산을 가진 두 축의 스크루 로터의 회전에 의해 가스를 압축하는 압축기이다.
터보 압축기는 원심 압축기의 일종으로, 케이싱 내에 후곡 날개의 날개 바퀴를 회전해서 그 원심력으로 기체의 압축을 실행하는 것이다. 터보 압축기는 왕복동식, 스크류식 보다 대용량, 저소음, 낮은 유지 보수 등의 장점을 가진다. 뿐만 아니라 오일이 함유되지 않은 깨끗한 압축기체를 생산할 수 있다.
원심형 터보압축기에서 기체를 압축하는 구성요소로는 기체를 가속시키는 임펠러(Impeller)와 가속된 기체흐름을 감속시켜 압력으로 전환시키는 디퓨져(Diffuser)로 구성되어 있다. 모터 또는 터빈이 임펠러를 고속 회전시키면 외부기체가 임펠러의 축방향을 따라 흡입되고 흡입된 기체는 임펠러의 원심방향으로 토출될 수 있다.
도 1은 종래의 터보 압축기의 단면의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 터보 압축기의 냉각 링의 구조를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 터보 압축기는 중심축(14)을 중심으로 대칭 형상을 가지는 하우징(12)과, 압축 대상 유체가 유입되는 유입구(16)와, 임펠러(20)와 디퓨저(22)를 포함하는 압축부와, 상기 하우징(12)의 내부에서 구비되며 회전자(42)와 고정자(50)를 포함하는 모터와, 상기 하우징(12)의 내부에서 상기 고정자(50)를 둘러싸는 냉각링(36)을 포함한다.
상기 냉각링(36)은 외주면에 나선형태의 홈(38)이 구비되며, 상기 하우징(12)과 상기 냉각링(36)의 사이로 냉각유체를 공급하고 회수하기 위한 유입구(32)와 배출구(34)가 구비된다.
터보 압축기가 고속으로 회전하면 열이 발생하게 된다. 터보 압축기의 구동시에 발생한 열을 적절하게 냉각하지 않으면 마찰이 발생하는 부위 및 구동모터의 손상이 발생하게 된다.
종래의 터보 압축기는 하우징(12)의 내부에 냉각링(36)을 배치하고, 상기 냉각링(36)과 하우징(12)의 사이(냉각링의 외주면에 형성된 홈(38))로 냉각유체를 공급하는 구조를 가지고 있었다. 이러한 구조는 터보 압축기의 하우징(12)과 냉각링(36)을 냉각하는 것으로, 모터의 냉각에는 효과적이나 베어링 마찰부는 간접적으로 냉각되는 구조이다.
따라서, 터보 압축기가 회전속도를 증가시키면 베어링 부분의 냉각이 중요한데, 종래의 구조는 베어링 부분을 냉각함에 있어서는 효과적이지 못한 문제점을 가지고 있었다.
US 공개특허 2004-0005228호 (공개일자 2004년 1월 8일)
본 발명의 목적은, 스러스트 베어링 러너 부분으로 유체를 공급하는 냉각유로를 구비하여 터보 압축기가 고속에서 안정적으로 작동할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 토출유로를 통해서 토출되는 냉매의 일부를 베어링 케이싱의 내부로 공급하여 스러스트 베어링 부분을 냉각할 수 있는 터보 압축기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 임펠러 케이싱 내부의 냉매의 일부를 베어링 케이싱의 내부로 공급하여 스러스트 베어링 부분을 냉각할 수 있는 터보 압축기를 제공하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 구동모터를 이용하여 임펠러를 회전시켜 상기 임펠로 공급되는 냉매를 압축하는 터보 압축기에서, 상기 임펠러에서 토출되는 냉매를 이용하여 터보 압축기의 내부를 냉각시키는 구조를 제공한다.
이를 위하여, 임펠러에서 토출되는 냉매를 안내하는 토출유로에서 분기되어, 스러스트 베어링 러너가 수용된 베어링 케이싱의 내부로 연결되는 냉각유로를 구비할 수 있다. 또한, 상기 베어링 케이싱의 내부로 공급된 냉매를 임펠러 측으로 돌려보내기 위한 회수유로를 구비할 수 있다.
이 때, 상기 냉각유로 또는 상기 회수유로 중 어느 하나에 유량조절밸브를 배치하여, 베어링 케이싱의 내부로 공급되는 냉매의 유량을 조절할 수도 있다.
그리고, 본 발명은 상기 냉각유로의 경로상에 열교환기를 구비하여, 상기 냉각유로의 냉매와 상기 흡기유로를 통해 흡입되는 냉매를 열교환시키도록 하면, 냉각유로를 통해서 공급되는 냉매의 온도를 낮출수 있는 구조를 제공한다.
본 발명은 터보 압축기의 동작시에 열이 발생하는 부분을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과를 가져온다.
본 발명은 터보 압축기를 냉각하기 위해서 별도의 냉매를 사용하지 않고, 임펠러로 공급되어 압축되는 유체를 이용하여 터보 압축기의 동작시에 발생하는 열을 냉각할 수 있도록 함으로써, 터보 압축기의 냉각을 위한 구조를 간소화할 수 있는 효과를 가져온다.
또한, 본 발명에 따른 터보 압축기는 열이 발생하는 부분에 직접 유체를 공급하는 구조를 제공함으로써, 발열 부분의 온도를 효과적으로 제어할 수 있는 효과를 가져온다.
그리고, 본 발명에 따른 터보 압축기는 냉각을 위해 공급되는 유체와 임펠러로 유입되는 유체 사이에 열교환이 이루어지는 구조를 제공함으로써, 냉각을 위해 공급되는 유체의 온도를 낮출 수 있는 효과를 가져온다. 따라서 냉각을 위해 공급되는 유체의 유량을 절감할 수 있는 효과를 가져온다.
도 1은 종래의 터보 압축기의 단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 터보 압축기의 냉각링을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
이하, 본 발명에 대해, 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 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 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기(201)는 회전축(212)을 구비하는 구동모터(210)와, 회전축에 결합되는 임펠러(230)와, 회전축의 축방향 하중을 지지하는 스러스트 베어링 러너(250)와, 이들을 수용하는 케이싱(220,240,260)을 포함한다.
케이싱은 구동모터(210)를 수용하는 모터 케이싱(220)과, 임펠러(230)를 수용하는 임펠러 케이싱(240)과, 스러스트 베어링 러너(250)를 수용하는 베어링 케이싱(260)로 구분할 수 있다.
모터 케이싱(220)의 내부에는 구동모터(210)의 고정자가 배치된다.
임펠러 케이싱(240)은 임펠러(230)와 함께 압축부를 구성한다. 압축부에는 압축 대상이되는 유체의 유입을 안내하는 유입유로(310)와, 압축부에서 압축된 후 토출되는 유체를 안내하는 토출유로(320)가 연결된다.
본 실시예에 따른 터보 압축기(201)는 토출유로(320)에서 분기되어 베어링 케이싱(260)으로 연결되는 냉각유로(350)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
터보 압축기(210)의 토출유로(320)를 통해서 토출되는 유체의 일부가 스러스트 베어링 러너(250)가 수용된 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급되도록 함으로써, 스러스트 베어링 러너(250)에서 발생하는 열을 냉각시킬 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기(201)는 구동모터(210)와, 모터 케이싱(220)과, 회전축(212)에 결합되는 임펠러(230)와, 임펠러 케이싱(240)과, 회전축(212) 에 결합되는 스러스트 베어링 러너(250)와, 상기 스러스트 베어링 러너(250)를 수용하는 베어링 케이싱(260)과, 상기 임펠러 케이싱(240)의 유입구로 유체를 안내하는 유입유로(310)와, 상기 임펠러 케이싱(240)의 토출구에서 토출되는 유체를 안내하는 토출유로(320)와, 상기 토출유로(320)와 상기 베어링 케이싱(260)을 연결하여 유체를 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급하는 냉각유로(350)를 포함하는 구조이다.
이러한 구조는 터보 압축기 자체의 냉각을 위한 별도의 냉매를 사용하지 않고, 압축 대상이 되는 유체를 활용하여 터보 압축기를 냉각할 수 있다. 따라서, 종래의 구조의 냉각링이나, 냉각링에 연결되는 냉매의 유입구와 배출구를 삭제할 수 있다. 특히 냉각링은 구동모터의 외주면을 감싸는 모양으로 형성되고 있었는데, 이를 삭제함으로써 터보 압축기의 크기를 축소할 수 있는 효과를 가져온다.
본 발명에 따른 터보 압축기(201) 는 토출유로(320)를 통해서 토출되는 유체의 일부가 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급되도록 함으로써, 스러스트 베어링 러너(250)를 냉각하는 효과를 가져온다.
이 때, 냉각유로(350)의 경로 상에는 냉각유로(350)를 통해서 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급되는 유체의 유량을 조절하는 유량 조절 수단이 구비될 수 있다.
냉각유로(350)를 통해 공급되는 유체의 유량 조절은 냉각유로(350)의 단면적을 통하여 조절될 수도 있다. 다시말해 냉각유로(350)의 일부 구간에 오리피스를 배치하거나 모세관을 배치하여 냉각유로(350)를 통해 흐르는 유체의 유량을 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 터보 압축기(201)는 토출유로(320)를 통해서 토출되는 유체의 일부를 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급하는 구조이다. 따라서, 터보 압축기(201)의 냉각유로(350)를 통해서 공급되는 유체의 유량이 과다할 경우 압축기의 성능 저하를 가져오게 된다. 이러한 이유로 냉각유로(350)를 통해서 베어링 케이싱(260)으로 공급되는 유체의 유량은 적절하게 조절되어야 한다.
또한, 유체의 역류를 방지하기 위하여 상기 냉각유로(350)의 경로 상에 체크밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기(202)는 제1실시예와 동일하게 구동모터(210)와, 모터 케이싱(220)과, 임펠러(230)와, 임펠러 케이싱(240)과, 스러스트 베어링 러너(250)와, 베어링 케이싱(260)과, 유입유로(310)와, 토출유로(320)와, 냉각유로(350)를 포함한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기는, 상기 냉각유로(350)를 통해서 상기 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급된 유체를 수용하는 회수챔버(270)와, 상기 회수챔버(270)에 수용된 유체를 압축부로 되돌려 보내기 위한 회수유로(280)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
회수챔버(270)는 냉각유로(350)를 통해서 공급되는 유체가, 베어링 케이싱(260)을 거친 후 일시 저장되는 공간을 제공함으로써, 유체가 베어링 케이싱(260)으로 안정적으로 공급될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
유체는 압력의 차에 의하여 유동하게 되므로, 냉각유로(350)와 회수챔버(270) 사이의 압력 차이에 의하여 베어링 케이싱(260)을 통과하는 유체의 유속과 유량이 설정될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기는 회수챔버(270)와 회수유로(280)를 더 포함하는 구조이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기(202)는 스러스트 베어링 러너(250)의 냉각에 사용된 유체를 회수챔버(270)를 통해서 회수하고, 회수유로(280)를 통해서 유입유로(310)로 공급함으로써, 유체의 누설에 의한 손실을 방지하는 역할을 수행한다.
토출유로(320)에서 공급되는 유체는 압력이 높은 상태이나, 이러한 유체가 베어링 케이싱(260)의 내부와 회수챔버(270)를 거치며 압력이 낮아진다. 본 발명에 따른 터보 압축기는 압력이 낮아진 유체를 회수유로(280)를 통하여 유입유로(310)측으로 회수하고, 회수된 유체가 임펠러(230)를 통해 재압축될 수 있는 구조를 제공한다.
한편, 본 실시예에 따른 터보 압축기(202)는 도시하지는 않았으나, 상기 회수유로(280)에 유량조절밸브를 추가로 구비할 수 있다. 회수유로(280)에 구비되는 유량조절밸브를 이용하여 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급되는 유체의 유량과 유속을 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 터보 압축기(203)는 회전축(212)을 구비하는 구동모터(210)와, 상기 구동모터(210)를 수용하는 모터 케이싱(220)과, 상기 회전축(212)의 일측에 결합되는 임펠러(230)와, 상기 임펠러(230)를 수용하는 임펠러 케이싱(240)과, 상기 회전축의 타측에 결합되는 스러스트 베어링 러너(250)와, 상기 스러스트 베어링 러너(250)를 수용하는 베어링 케이싱(260)과, 상기 임펠러 케이싱(240)의 유입구로 유체를 안내하는 유입유로(310)와, 상기 임펠러 케이싱(240)의 토출구에서 토출되는 유체를 안내하는 토출유로(320)와, 상기 토출유로(320)와 상기 베어링 케이싱(260)을 연결하여 유체를 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급하는 냉각유로(350)와, 상기 베어링 케이싱(260)을 거친 유체를 수용하는 회수챔버(270)와, 상기 회수챔버(270)에 수용된 유체를 상기 유입유로(310)로 안내하는 회수유로(280)와, 상기 냉각유로(350)에 구비되어 상기 냉각유로를 통해 흐르는 유체의 유량을 조절하는 유량조절밸브(352)를 포함한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 터보 압축기(203)는 냉각유로(350)를 통해 흐르는 유체의 유량을 조절하는 유량조절밸브(352)를 더 포함하여, 베어링부로 공급되는 유체의 유량을 조절할 수 있도록 한 것이다.
예를 들어 스러스트 베어링 러너의 냉각이 필요치 않은 저속 운전시에는 유량조절밸브(352)를 닫아 압축효율의 저하를 방지하고, 고속운전시에는 유량조절밸브(352)를 개방하여 냉각유로(350)를 통하여 베어링 케이싱(260) 내부로 유체가 공급되도록 하는 것이다.
유량조절밸브(352)의 개도량은 베어링 케이싱 내부의 온도 또는 구동모터의 회전속도에 연동하여 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 터보 압축기(204)는 회전축(212)을 구비하는 구동모터(210)와, 상기 구동모터(210)를 수용하는 모터 케이싱(220)과, 상기 회전축(212)의 일측에 결합되는 임펠러(230)와, 상기 임펠러(230)를 수용하는 임펠러 케이싱(240)과, 상기 회전축의 타측에 결합되는 스러스트 베어링 러너(250)와, 상기 스러스트 베어링 러너(250)를 수용하는 베어링 케이싱(260)과, 상기 임펠러 케이싱(240)의 유입구로 유체를 안내하는 유입유로(310)와, 상기 임펠러 케이싱(240)의 토출구에서 토출되는 유체를 안내하는 토출유로(320)와, 상기 토출유로(320)와 상기 베어링 케이싱(260)을 연결하여 유체를 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급하는 냉각유로(350)와, 상기 베어링 케이싱(260)을 거친 유체를 수용하는 회수챔버(270)와, 상기 회수챔버(270)에 수용된 유체를 상기 유입유로(310)로 안내하는 회수유로(280)와, 상기 냉각유로(350)에 구비되어 상기 냉각유로를 통해 흐르는 유체의 유량을 조절하는 유량조절밸브(352)와, 상기 유량조절밸브의 하류측에 구비되어 상기 유량조절밸브를 거친 유체의 압력을 감지하는 압력센서(354)와, 상기 압력센서(354)에서 감지된 압력을 전달받아 상기 유량조절밸브(352)의 개도량을 조절하는 제어부(356)를 포함한다.
본 발명의 제4실시예에 따른 터보 압축기(204)는 유량조절밸브(352)의 하류측에 압력센서(354)를 구비하여, 냉각유로(350)를 통해서 공급되는 유체의 실제 압력을 측정함으로써, 베어링 케이싱(260)으로 공급되는 유체의 유량을 보다 정확하게 제어할 수 있는 효과를 가져온다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 터보 압축기(200)는 회전축(212)을 구비하는 구동모터(210)와, 상기 구동모터(210)를 수용하는 모터 케이싱(220)과, 상기 회전축(212)의 일측에 결합되는 임펠러(230)와, 상기 임펠러(230)를 수용하는 임펠러 케이싱(240)과, 상기 회전축(212)의 타측에 결합되는 스러스트 베어링 러너(250)와, 상기 스러스트 베어링 러너(250)를 수용하는 베어링 케이싱(260)과, 상기 임펠러 케이싱(240)의 유입구로 유체를 안내하는 유입유로(310)와, 상기 임펠러 케이싱(240)의 토출구에서 토출되는 유체를 안내하는 토출유로(320)와, 상기 토출유로(320)와 상기 베어링 케이싱(260)을 연결하여 유체를 베어링 케이싱(260)의 내부로 공급하는 냉각유로(350)와, 상기 베어링 케이싱(260)을 거친 유체를 수용하는 회수챔버(270)와, 상기 회수챔버(270)에 수용된 유체를 상기 유입유로(310)로 안내하는 회수유로(280)와, 상기 냉각유로(350)의 경로상에 구비되며 상기 유입유로(310)의 내부에 배치되는 열교환기(360)를 포함한다.
본 발명의 제5실시예에 따른 터보 압축기는 냉각유로(350)를 통해서 공급되는 상대적으로 고온의 유체를 유입유로(310)를 통해서 유입되는 상대적으로 저온의 유체가 열교환기(360)를 거치며 열교환될 수 있도록 함으로써, 냉각유로(350)를 통해서 공급되는 유체의 온도를 낮추는 효과를 가져온다.
열교환기(360)는 흡입유체의 흐름에 지장을 주지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어 핀 튜브 타입 열교환기로 구성하는 경우 핀이 흡입유체의 흐름 방향과 나란하게 배열되는 것이 바람직하다.
냉각유로(350)를 통해서 공급되는 유체는 베어링 케이싱(260)의 내부를 냉각하기 위한 것이므로, 유체의 온도가 낮을수록 냉각효과가 증가하기 때문이다. 냉각 효과가 증가하게 되면 상대적으로 적은 유체의 유량으로 원하는 베어링부의 냉각효과를 얻을 수 있다.
이러한 구조는, 유체회로를 순환하는 유체의 온도가 상대적으로 고온인 경우에 냉각 부족 현상을 해소할 수 있는 효과를 가진다.
도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 터보 압축기의 구조를 나타낸 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따른 터보 압축기(206)는 회전축을 구비하는 구동모터(210)와, 상기 구동모터(210)를 수용하는 모터 케이싱(220)과, 상기 회전축(212)의 일측 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 임펠러(230)와, 상기 임펠러(230)를 수용하며 상기 임펠러(230)에 의하여 가속된 기체의 흐름을 압력으로 전환시키는 디퓨저를 포함하는 임펠러 케이싱(240)과, 상기 회전축(212)의 타측에 결합되어 상기 회전축(212)과 함께 회전하는 스러스트 베어링 러너(250)와, 상기 스러스트 베어링 러너(250)를 지지하는 베어링 케이싱(260)과, 상기 임펠러 케이싱(240)으로 유입되는 유체를 안내하는 유입유로(310)와, 상기 임펠러 케이싱(240)에서 토출되는 유체를 안내하는 토출유로(320)와, 상기 임펠러 케이싱의 디퓨저에 연결되어 상기 디퓨저의 유체를 상기 베어링 케이싱으로 안내하는 냉각유로(350)와, 상기 베어링 케이싱(260)에서 토출되는 유체가 수용되는 회수챔버(270)와, 상기 회수챔버(270)에 수용된 유체를 상기 유입유로로 안내하는 회수유로(280)를 포함한다.
본 발명의 제6실시예는 냉각유로(350)가 토출유로(320)가 아닌 임펠러 케이싱(240)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
임펠러 케이싱(240) 내부의 유체는 토출유로(320) 내부의 유체에 비하여 상대적으로 낮은 압력을 가지므로, 냉각유로로 공급되는 유체의 유량에 의한 압축손실을 저감할 수 있다.
도시한 제6실시예와 같은 구조에도, 앞서 설명한 실시예들의 유량조절밸브와, 압력센서와, 제어부의 구성이 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 터보 압축기는 임펠러에서 압축된 유체의 일부를 베어링 케이싱의 내부로 공급하여 스러스트 베어링 러너를 냉각할 수 있도록 함으로써, 고압 고온 조건 등 극악의 운전시에 터보 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 가져온다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 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.
201,202,203,204,205,206: 터보 압축기
210: 구동모터 212: 회전축
220: 수용하는 모터 케이싱 230: 임펠러
240: 임펠러 케이싱 250: 스러스트 베어링 러너
260: 베어링 케이싱 270: 회수챔버
280: 회수유로 310: 유입유로
320: 토출유로 350: 냉각유로
352: 유량조절밸브 354: 압력센서
356: 제어부 360: 열교환기

Claims (10)

  1. 내부에 모터수용부를 형성하는 모터케이싱;
    상기 모터수용부에 장착되는 구동모터;
    상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축;
    상기 회전축의 일측 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 임펠러;
    상기 회전축의 타측에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 스러스트 베어링 러너;
    상기 스러스트 베어링 러너를 지지하는 베어링 케이싱;
    상기 임펠러로 유입되는 유체를 안내하는 유입유로;
    상기 임펠러에서 토출되는 유체를 안내하는 토출유로; 및
    상기 토출유로에서 분기되어 상기 베어링 케이싱으로 유체를 안내하는 냉각유로;를 포함하는 터보 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베어링 케이싱에서 토출되는 유체가 수용되는 회수챔버와,
    상기 회수챔버에 수용된 유체를 상기 유입유로로 안내하는 회수 유로를 더 포함하는 터보 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각유로에 구비되어 상기 냉각유로를 통해 흐르는 유체의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함하는 터보 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유량조절밸브의 하류측에 구비되어 상기 유량조절밸브를 거친 유체의 유량을 감지하는 압력센서와,
    상기 압력센서에서 감지된 압력을 전달받고, 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 터보 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각유로에 구비되어 상기 냉각유로를 흐르는 유체의 역류를 방지하는 체크 밸브를 더 포함하는 터보 압축기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각유로의 경로상에 열교환기를 구비하되, 상기 열교환기는 상기 흡기유로에 구비되어, 상기 냉각유로의 유체와 상기 흡기유로를 통해 흡입되는 유체를 열교환시키는 것을 특징으로 하는 터보 압축기.
  7. 내부에 모터수용부를 형성하는 모터케이싱;
    상기 모터수용부에 장착되는 구동모터;
    상기 구동모터와 결합되어 회전력을 전달하는 회전축;
    상기 회전축의 일측 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 임펠러;
    상기 임펠러를 수용하며 상기 임펠러에 의하여 가속된 기체의 흐름을 압력으로 전환시키는 디퓨저를 포함하는 임펠러 케이싱;
    상기 회전축의 타측에 결합되어 상기 회전축과 함께 회전하는 스러스트 베어링 러너;
    상기 스러스트 베어링 러너를 지지하는 베어링 케이싱;
    상기 임펠러 케이싱으로 유입되는 유체를 안내하는 유입유로;
    상기 임펠러 케이싱에서 토출되는 유체를 안내하는 토출유로;
    상기 임펠러 케이싱의 디퓨저에 연결되어 상기 디퓨저의 유체를 상기 베어링 케이싱으로 안내하는 냉각유로;
    상기 베어링 케이싱에서 토출되는 유체가 수용되는 회수챔버; 및
    상기 회수챔버에 수용된 유체를 상기 유입유로로 안내하는 회수 유로;를 더 포함하는 터보 압축기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각유로에 구비되어 상기 냉각유로를 통해 흐르는 유체의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함하는 터보 압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유량조절밸브의 하류측에 구비되어 상기 유량조절밸브를 거친 유체의 유량을 감지하는 압력센서와,
    상기 압력센서에서 감지된 압력을 전달받고, 상기 유량조절밸브의 개도량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 터보 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각유로에 구비되어 상기 냉각유로를 흐르는 유체의 역류를 방지하는 체크 밸브를 더 포함하는 터보 압축기.
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