KR20190140729A - 원심 압축기 - Google Patents

원심 압축기 Download PDF

Info

Publication number
KR20190140729A
KR20190140729A KR1020180067588A KR20180067588A KR20190140729A KR 20190140729 A KR20190140729 A KR 20190140729A KR 1020180067588 A KR1020180067588 A KR 1020180067588A KR 20180067588 A KR20180067588 A KR 20180067588A KR 20190140729 A KR20190140729 A KR 20190140729A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diffuser
passage
gas
volute
diffuser passage
Prior art date
Application number
KR1020180067588A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102545557B1 (ko
Inventor
김진성
한현욱
김규영
박정민
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020180067588A priority Critical patent/KR102545557B1/ko
Priority to PCT/KR2019/007035 priority patent/WO2019240480A1/ko
Priority to CN201980039767.6A priority patent/CN112292534A/zh
Publication of KR20190140729A publication Critical patent/KR20190140729A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102545557B1 publication Critical patent/KR102545557B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/667—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

원심 압축기는 회전축을 갖는 모터와; 제1인렛 및 제1볼류트가 형성되고 제1볼류트 및 제1인렛 각각과 구획된 가스챔버가 형성된 제1볼류트 케이싱과; 회전축의 일측에 연결되고 제1볼류트 케이싱에 회전 가능하게 수용된 제1임펠러와; 제1임펠러의 출구 이후에 디퓨저 통로를 형성하는 베인리스 디퓨저와; 제1볼류트에서 유동된 유체가 유입되는 제2인렛이 갖고 제2볼류트 및 아웃렛이 형성된 제2볼류트 케이싱과; 회전축의 타측에 연결되고 제2볼류트 케이싱에 회전 가능하게 수용된 제2임펠러를 포함하고, 제1볼류트 케이싱과 베인리스 디퓨저 중 적어도 하나에는 가스챔버와 디퓨저 통로를 연통시키는 가스조절통로가 형성되고, 가스조절통로의 가스출구는 디퓨저 통로 중 디퓨저 통로의 선단과 디퓨저 통로의 후단 사이의 중간위치부터 디퓨저 통로의 후단까지의 영역을 향한다.

Description

원심 압축기{Centrifugal Compressor}
본 발명은 유체를 압축하는 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원심력을 이용하여 가스를 압축하는 원심 압축기에 관한 것이다.
원심 압축기는 케이싱 내에 날개 바퀴를 회전해서 그 원심력으로 가스를 압축하는 기기이다.
원심 압축기는 냉매가스 등의 가스를 압축하게 구성될 수 있고, 이러한 원심 압축기는 모터의 구동력이 임펠러에 전달되어 임펠러가 회전되면 그 임펠러의 회전력에 의해 임펠러로 가스가 유입되고, 가스는 임펠러에 의해 유동되면서 운동에너지가 증가되며, 그 운동에너지가 증가된 가스는 디퓨저를 지나면서 운동에너지가 정압으로 변환되어 압력이 상승하게 된다. 이렇게 압력이 상승된 가스는 볼류트 및 볼튜트와 연통된 토출구를 순차적으로 통과 한 후 원심 압축기 외부로 토출된다.
디퓨저는 가스의 운동에너지를 정압으로 변환시키는 것으로서, 디퓨저의 일예는 가스가 통과하는 유로의 단면적이 가스 유동방향으로 점차 작게 형성된 베인리스 디퓨저(Vaneless Diffuser)일 수 있고, 디퓨저의 다른예는 가스가 통과하는 유로의 단면적이 가스 유동방향으로 점차 작게 형성되고 이러한 유로에 복수개의 베인이 설치된 베인 디퓨저(Vane Diffuser)일 수 있다.
원심 압축기는 그 용량이 조절되게 구성되는 것이 가능하고, 용량 조절이 가능한 원심 압축기의 일예는 미국 등록특허공보 US9,157,446 B2(2015년10월13일)에 개시되어 있다. 이러한 원심 압축기는 주 냉매 유로에 제공된 제 1 임펠러와, 제 1 임펠러의 하류에 배치되고 복수개의 베인을 갖는 베인 디퓨저와, 제 1 임펠러의 하류 측 주 냉매 유로에 제공된 제 2 임펠러 및 제 2 임펠러의 하류와 제 1 임펠러의 하류를 잇는 냉매순환유로를 포함하고, 냉매순환유로는 냉매를 분사하는 복수개 순환노즐을 포함하며, 복수개 순환노즐의 출구는 적어도 부분적으로 베인의 리딩 에지 반경 방향 외측에 배치된다.
미국 등록특허공보 US9,157,446 B2(2015년10월13일)
본 발명은 베인리스 디퓨저의 최적 위치로 가스를 분사시킬 수 있어 압력손실계수를 최소화하고 효율을 최대화하면서 용량을 조절할 수 있는 원심 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 원심 압축기는 회전축을 갖는 모터와; 제1인렛 및 제1볼류트가 형성되고 제1볼류트 및 제1인렛 각각과 구획된 가스챔버가 형성된 제1볼류트 케이싱과; 회전축의 일측에 연결되고 제1볼류트 케이싱에 회전 가능하게 수용된 제1임펠러와; 제1임펠러의 출구 이후에 디퓨저 통로를 형성하는 베인리스 디퓨저와; 제1볼류트에서 유동된 유체가 유입되는 제2인렛이 갖고 제2볼류트 및 아웃렛이 형성된 제2볼류트 케이싱과; 회전축의 타측에 연결되고 제2볼류트 케이싱에 회전 가능하게 수용된 제2임펠러를 포함하고, 제1볼류트 케이싱과 베인리스 디퓨저 중 적어도 하나에는 가스챔버와 디퓨저 통로를 연통시키는 가스조절통로가 형성되고, 가스조절통로의 가스출구는 디퓨저 통로 중 디퓨저 통로의 선단과 디퓨저 통로의 후단 사이의 중간위치부터 디퓨저 통로의 후단까지의 영역을 향할 수 있다.
가스출구는 디퓨저 통로의 선단과 디퓨저 통로의 후단 중 디퓨저 통로의 후단에 더 가까울 수 있다.
가스출구는 디퓨저 통로의 선단을 기준으로 디퓨저 통로의 선단부터 디퓨저 통로의 후단까지 거리의 50% 내지 75% 범위인 영역을 향할 수 있다.
가스출구는 디퓨저 통로의 선단을 기준으로 디퓨저 통로의 선단부터 디퓨저 통로의 후단까지 거리의 50%인 위치 또는 75%인 위치를 향할 수 있다.
가스조절통로는 제1임펠러의 축중심에 대해 비스듬하게 경사지고 가스출구를 포함하는 구배로를 포함할 수 있다. 구배로는 디퓨저 통로와 예각의 경사각을 갖을 수 있다. 경사각은 30°내지 80°일 수 있다.
가스조절통로는 가스챔버와 구배로를 잇고 축중심에 나란한 연통로를 더 포함할 수 있다.
가스챔버의 단면적은 제1볼류트의 단면적 보다 작고, 가스출구의 단면적보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가스조절통로의 가스가 압력손실계수를 최소화하고 효율을 최대화할 수 있는 위치로 분사될 수 있다.
또한, 가스조절통로의 구배로를 통과한 가스가 디퓨저 통로로 비스듬하게 분사되어 가스가 디퓨져 통로로 분사될 때의 유동저항이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원심 압축기가 적용된 냉동사이클 장치가 도시된 도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원심 압축기가 도시된 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 A부 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 비교예가 도시된 측면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 일 예가 도시된 측면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 다른 예가 도시된 측면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 또 다른 예가 도시된 측면도,
도 8은 본 발명의 실시예와 비교예의 압력손실계수가 비교 도시된 그래프,
도 9는 본 발명의 실시예와 비교예의 효율이 비교 도시된 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원심 압축기가 적용된 냉동사이클 장치가 도시된 도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원심 압축기가 도시된 단면도이며, 도 3는 도 2에 도시된 A부 확대 단면도이다.
본 실시예의 원심 압축기(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 응축기(2)와 팽창기구(3) 및 증발기(4)와 함께 냉동사이클 장치를 구성할 수 있고, 원심 압축기(1)에서 압축된 후 원심 압축기(1)에서 토출된 냉매는 응축기(2)와 팽창기구(3) 및 증발기(4)를 순차적으로 통과한 후 원심 압축기(1)로 흡입될 수 있다.
원심 압축기(1)는 증발기(4)와 흡입유로(5)로 연결될 수 있고, 응축기(2)와 토출유로(6)로 연결될 수 있다.
원심 압축기(1)는 냉매를 다단 압축할 수 있는 다단 압축식 원심 압축기로 구성될 수 있고, 이 경우, 원심 압축기(1)는 연결유로(C3, 도 2 참조)로 연결된 복수개 압축기구(C1)(C2)를 포함할 수 있다.
원심 압축기(1)는 복수개의 압축기구(C1)(C2) 중 어느 하나인 제1압축기구(C1)에서 냉매를 압축한 후, 연결유로(C3)로 토출할 수 있고, 연결유로(C3)로 토출된 냉매는 복수개의 압축기구(C1)(C2) 중 다른 하나인 제2압축기구(C2)로 유입되어 압축될 수 있으며, 제2압축기(C2)에서 압축된 냉매는 토출유로(6)을 통해 응축기(2)로 유동될 수 있다.
상기와 같은 원심 압축기(1)를 갖는 냉동사이클 장치는 제2압축기구(C2)에서 압축된 냉매 중 일부를 제1압축기구(C2)로 바이패스시키는 바이패스 유로(7, 도 1 참조)를 더 포함할 수 있고, 제2압축기구(C2)에서 토출된 후 바이패스 유로(7)를 통해 제1압축기구(C2)로 유입되는 냉매의 양에 의해 원심 압축기(1)의 용량이 조절될 수 있다.
이러한 바이패스 유로(7)는 적어도 일부가 원심 압축기(1)의 외부에 위치하는 튜브에 의해 형성될 수 있다.
바이패스 유로(7)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제2압축기구(C2)와 토출유로(6)와 응축기(2) 중 적어도 하나에 연결된 입구단(7A)을 갖을 수 있고, 제1압축기구(C1)에 연결되는 출구단(7B)갖을 수 있다.
입구단(7A)은 제2압축기구(C2)와 토출유로(6)와 응축기(2) 중 복수개에 연결되는 것이 가능하고, 제2압축기구(C2)와 토출유로(6)와 응축기(2) 중 어느 하나에만 연결되는 것이 가능하다.
입구단(7A)가 제2압축기구(C2)에 연결될 경우, 입구단(7A)는 제2압축기구(C2)의 아웃렛(52, 도 2 참조)나 제2볼류트(V2)에 연결될 수 있다. 그리고, 출구단(7B)는 제1압축기구(C1)의 후술하는 제1볼류트 케이싱(20)에 연결될 수 있다.
바이패스 유로(7)는 적어도 일부가 원심 압축기(1)의 외부에 위치하고 입구단(7A)이 제2압축기구(C2)에 연결되고 출구단(7B)가 제1압축기구(C1)에 연결된 튜브에 의해 형성될 수 있다.
원심 압축기(1)는 바이패스 유로(7)가 상기와 같은 입구단(7A)과 출구단(7B)를 갖는 것에 한정되지 않고, 바이패스 유로(7)가 원심식 압축기(1)의 내부(예를 들면, 모터 하우징(12))에 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
한편, 바이패스 유로(7)에는 바이패스 유로(7)를 통과하는 가스의 유량을 조절하는 유량조절기(8, 도 1 참조)가 배치될 수 있고, 유량조절기(8)는 그 개도 조절이 가능한 밸브 등으로 구성될 수 있다. 유량조절기(8)의 개도가 증가되면 제2압축기구(C2)에서 압축된 후 바이패스 유로(7)를 통해 제1압축기구(C1) 내부로 분사되는 가스의 유량은 증가될 수 있다. 반대로, 유량조절기(8)의 개도가 감소되면 제2압축기구(C2)에서 압축된 후 바이패스 유로(7)를 통해 제1압축기구(C1) 내부로 분사되는 가스의 유량은 감소될 수 있다.
이하, 원심 압축기(1)에 대해 도 2 및 도 3츨 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
원심 압축기(1)는 모터(10)와, 제1볼류트 케이싱(20), 제1임펠러(30)와, 베인리스 디퓨저(40)와, 제2볼류트 케이싱(50)와, 제2임펠러(60)를 포함한다.
모터(10)는 회전축(11)을 갖을 수 있다. 회전축(11)의 일측은 제1볼류트 케이싱(20)의 내부로 연장될 수 있고, 회전축(11)의 타측은 제2볼류트 케이싱(50)의 내부로 연장될 수 있다.
모터(10)은 내부에 공간이 형성된 모터 하우징(12)을 포함할 수 있다. 모터 하우징(12)은 회전축(11)의 축방향으로 길게 형성될 수 있다.
모터(10)는 모터 하우징(12)의 내부에 수용된 로터(13) 및 스테이터(14)를 더 포함할 수 있다. 로터(13)은 회전축(11)의 외둘레에 배치될 수 있고, 회전축(11)과 함께 회전될 수 있다. 스테이터(14)는 로터(13)의 외둘레를 둘러싸게 모터 하우징(14)의 내부에 배치될 수 있다.
모터 하우징(12)에는 연결유로(C3)가 형성될 수 있다. 연결유로(C3)의 일단은 제1벌튜트 케이싱(20)을 향하고, 연결유로(C3)의 타단은 제2볼류트 케이싱(50)을 향할 수 있다. 연결유로(C3)는 제1볼류트 케이싱(20)의 아웃렛(22)를 제2볼류트 케이싱(50)의 인렛(51)과 연통시킬 수 있다. 제1볼류트 케이싱(20)의 제1볼류트(V1)를 빠져 나온 가스는 제1볼류트 케이싱(20)의 아웃렛(22)과 모터 하우징(12)에 형성된 연결유로(C3)를 순차적으로 통과한 후 제2볼류트 케이싱(50)의 인렛(51)으로 유입될 수 있다.
제1볼류트 케이싱(20)은 모터 하우징(12)에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있고, 그 내부에는 제1임펠러(30)가 수용될 수 있는 제1임펠러 수용공간이 형성될 수 있다. 제1임펠러 수용공간은 제1인렛(21)과 연통될 수 있고, 제1인렛(21) 보다 크게 확장된 공간일 수 있다.
제1볼류트 케이싱(20)는 제1인렛(21) 및 제1볼류트(V1)가 형성되고 제1인렛(21) 및 제1볼류트(V1) 각각과 구획된 가스챔버(S)이 형성될 수 있다.
제1볼류트 케이싱(20)는 중공 형상일 수 있다. 제1볼류트 케이싱(20)의 내둘레면은 가스를 제1임펠러(20)로 안내하는 인렛(21)을 형성할 수 있다. 제1볼류트(V1) 및 가스챔버(S)은 제1볼류트 케이싱(20)의 내둘레면과 외둘레면 사이에 형성될 수 있다.
제1볼류트(V1)는 원 형상 또는 호 형상으로 형성될 수 있고, 가스의 유동방향(즉, 가스의 선회 방향)으로 점차 확장되는 형상으로 형성될 수 있다.
가스챔버(S)은 제1볼류트 케이싱(20)의 내둘레면과 외둘레면 사이에 제1볼류트(V1)와 이격되게 형성될 수 있다. 가스챔버(S)과 인렛(21) 사이의 거리는 제1볼류트(V1)과 인렛(21) 사이의 거리 보다 짧을 수 있다. 가스챔버(S)은 원 형상 또는 호 형상으로 형성될 수 있다.
가스챔버(S)에는 가스조절통로(P)가 연결될 수 있고, 가스챔버(S)의 가스는 가스조절통로(P)를 통해 베인리스 디퓨저(40)의 디퓨저 통로(D1)로 분사될 수 있다.
원심 압축기(1)는 가스챔버(S)에 연결된 복수개 가스조절통로(P)를 포함할 수 있고, 가스챔버(S)의 가스는 복수개 가스조절통로(P)를 통해 디퓨저 통로(D1)의 복수 위치로 분산되면서 분사될 수 있다.(도 5 내지 도 7 참조)
가스조절통로(P) 각각은 가스를 디퓨저 통로(D1)로 안내하는 가스출구(T)를 포함할 수 있고, 가스조절통로(P)는 가스출구(T)에 의해 디퓨저 통로(D1)와 연통될 수 있다.
원심 압축기는 하나의 가스챔버(S) 내 가스가 복수개의 가스출구(T)를 통해 디퓨저 통로(D1)로 분사될 수 있다. 가스챔버(S)의 단면적은 제1볼류트(V1)의 단면적 보다 작을 수 있고, 가스출구(T)의 단면적보다 클 수 있다.
여기서, 가스챔버(S)의 단면적과, 제1볼류트(V1)의 단면적과, 가스출구(T)의 단면적 각각은 축 방향과 직교한 방향(즉, 반경 방향)의 단면적일 수 있다.
제1볼류트 케이싱(20)에는 제1볼류트(V1)의 가스가 제1볼류트 케이싱(20)을 빠져 나오기 위해 통과하는 아웃렛(22)이 형성될 수 있다. 제1볼류트 케이싱(20)에 형성된 아웃렛(22)의 일단은 제1볼류트(V1)에 연결될 수 있고, 아웃렛(22)의 타단은 연결유로(C3)에 연결될 수 있다.
한편, 제1볼류트 케이싱(20)에는 바이패스 유로(7, 도 1 참조)의 출구단(7B)과 가스챔버(S)을 연통시키는 바이패스 연결유로(29, 도 2 및 도 3 참조)가 형성될 수 있다. 제2볼류트 케이싱(50)에서 토출된 가스 중 일부는 바이패스 유로(7)과 바이패스 연결유로(29)를 순차적으로 통과한 후 가스챔버(S)으로 유입될 수 있고, 가스챔버(S)에서 넓게 퍼진 후, 복수개 가스조절통로(P)로 분산될 수 있다.
제1임펠러(30)는 회전축(11)의 일측에 연결될 수 있다. 제1임펠러(30)는 제1볼류트 케이싱(20)에 회전 가능하게 수용될 수 있다. 제1임펠러(30)는 가스가 유입되는 입구(31)가 회전축(11)의 축 방향을 향할 수 있고, 가스가 취출되는 출구(32)가 회전축(11)의 반경 방향을 향할 수 있고, 가스를 축 방향으로 흡입하여 원심 방향으로 토출할 수 있다. 제1임펠러(30)는 베인리스 디퓨저(40)의 후술하는 디퓨저 바디(41)와 제1볼류트 케이싱(20)의 사이에 형성된 제1임펠러 수용공간에 회전 가능하게 수용될 수 있다.
베인리스 디퓨저(40)는 제1임펠러(30)의 출구(32) 이후에 디퓨저 통로(D1)를 형성할 수 있다. 디퓨저 통로(D1)는 제1임펠러(30)가 수용되는 제1임펠러 수용공간과 제1볼류트(V1)을 연통시키는 연통로일 수 있고, 제1임펠러(30)의 출구(32)부터 제1볼류트(V1)의 사이에 위치하는 통로로 정의될 수 있다.
디퓨저 통로(D1)는 전체적인 형상이 중공된 고리 형상일 수 있고, 축방향(C)과 직교한 반경 방향으로 길게 형성될 수 있다.
베인리스 디퓨저(40)는 모터(10)와 제1볼류트 케이싱(20)의 사이에 배치될 수 있다. 베인리스 디퓨저(40)에는 회전축(11)이 관통되는 회전축 관통공이 형성될 수 있다. 베인리스 디퓨져(40)의 일부는 모터(10)와 제1임펠러(30) 사이에 배치될 수 있고, 베인리스 디퓨져(40)는 제1임펠러(30)가 수용되는 제1임펠러 수용공간과 로터(13) 및 스테이터(13)가 수용되는 모터(10)의 공간을 구획할 수 있다.
베인리스 디퓨저(40)는 복수개 부재에 의해 형성될 수 있다. 베인리스 디퓨저(40)는 디퓨저 바디(41)를 포함할 수 있다.
디퓨저 바디(41)는 제1임펠러(30)를 향하는 내측 영역(A)과, 내측 영역(A)를 둘러싸고 제1임펠러(30)를 향하지 않는 외측 영역(B)을 갖을 수 있다.
베인리스 디퓨저(40)는 디퓨저 커버(46)를 더 포함할 수 있다. 디퓨저 커버(46)는 외측 영역(B)을 향하게 제1볼류트 케이싱(20)에 배치될 수 있다. 제1임펠러(30)의 출구(32)를 빠져 나온 가스는 디퓨저 바디(41)의 외측 영역(B)과 디퓨저 커버(46) 사이를 통과할 수 있고, 디퓨저 통로(D1)에서 제1볼류트(V1)로 유입될 수 있다.
원심 압축기는 제1볼류트 케이싱(20)과, 베인리스 디퓨저(40) 중 적어도 하나에 가스챔버(S)과 디퓨저 통로(D1)를 연통시키는 가스조절통로(P)가 형성될 수 있다.
가스조절통로(P)는 복수개가 원주 방향으로 이격될 수 있다.
가스조절통로(P)는 제1임펠러(30)의 축중심(C)에 대해 비스듬하게 경사진 구배로(P1)를 포함할 수 있고, 구배로(P1)는 가스출구(T)를 포함할 수 있다. 구배로(P1)를 통과한 가스는 가스출구(T)를 통과한 후 디퓨저 통로(D1)로 분사될 수 있다.
구배로(P1)는 디퓨저 통로(D1)와 예각의 경사각(θ)을 갖게 형성될 수 있다. 구배로(P1)는 30°내지 80°인 경사각(θ)을 갖게 구배질 수 있다.
가스조절통로(P)는 가스챔버(S)과 구배로(P1)를 잇는 연통로(P2)를 더 포함할 수 있다. 연통로(P2)는 축중심(C)에 나란한 방향으로 길게 형성될 수 있다.
제1볼류트 케이싱(20)와, 제1임펠러(30) 및 베인리스 디퓨저(40)는 원심 압축기(1)로 유입된 냉매를 1차적으로 압축하는 제1압축기구(C1)을 구성할 수 있다.
제2볼류트 케이싱(50)은 제1볼류트(V1)에서 유동된 유체가 유입되는 제2인렛(51)을 갖을 수 있다. 제2볼류트 케이싱(50)은 제2볼류트(V2) 및 아웃렛(52)이 형성될 수 있다.
제2볼류트 케이싱(50)은 제1볼류트 케이싱(50)의 반대편에 배치될 수 있다. 제2볼류트 케이싱(50)은 모터 하우징(12)에 스크류 등의 체결부재로 체결될 수 있고, 그 내부에는 제2임펠러(60)가 수용될 수 있는 제2임펠러 수용공간이 형성될 수 있다.
제2임펠러 수용공간은 제2인렛(51)과 연통될 수 있다.
제2볼류트 케이싱(50)과 모터 하우징(12)의 사이에는 제2임펠러(60)의 출구(62)에서 유동된 가스를 제2볼류트(V2)로 안내하는 디퓨저 통로(D2)가 형성될 수 있다. 제2볼류트 케이싱(50)과 모터 하우징(12)의 사이에 형성된 디퓨저 통로(D2)는 제2볼류트 케이싱(50)와 모터 하우징(12) 사이에 형성된 제2임펠러 수용공간과 제2볼류트(V2) 사이에 위치될 수 있고, 제2임펠러(60)의 출구(62)를 빠져 나온 가스를 제2볼류트(V2)로 안내할 수 있다.
제2볼류트(V2)는 원 형상 또는 호 형상으로 형성될 수 있고, 가스의 유동방향으로 점차 확장되는 형상으로 형성될 수 있다.
제2볼류트 케이싱(50)의 아웃렛(52)은 제2볼류트(V2)에 연통되게 형성될 수 있고, 제2볼류트(V2)에서 유동된 가스를 원심 압축기(1)의 외부로 토출 안내할 수 있다.
제2임펠러(60)는 회전축(11)의 타측에 연결될 수 있다. 제2임펠러(60)는 제2볼류트 케이싱(50)에 회전 가능하게 수용될 수 있다. 제2임펠러(60)는 가스가 유입되는 입구(61)가 회전축(11)의 축 방향을 향할 수 있고, 가스가 취출되는 출구(62)가 회전축(11)의 반경 방향을 향할 수 있고, 가스를 축 방향으로 흡입하여 원심 방향으로 토출할 수 있다. 제2임펠러(60)는 제2볼류트 케이싱(50)와 모터 하우징(12) 사이에 형성된 제2임펠러 수용공간에 회전 가능하게 수용될 수 있다.
제2볼류트 케이싱(50)와 제2임펠러(60)는 제1압축기구(C1)에서 압축된 후 연결유로(C3)를 통해 유입된 냉매를 2차적으로 압축하는 제2압축기구(C2)를 구성할 수 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 원심식 압축기(1)는 가스조절통로(P)가 디퓨저 통로(D1)로 가스를 분사하는 위치 즉, 가스조절통로(P)의 가스출구(T) 위치에 따라 압력손실계수(coefficient of pressure loss)와 효율이 상이할 수 있고, 가스조절통로의 가스출구(T)는 압력손실계수를 최소화할 수 있으면서 효율을 최대화할 수 있는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 비교예가 도시된 측면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 일 예가 도시된 측면도이며, 도 6는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 다른 예가 도시된 측면도이고, 도 7는 본 발명의 실시예에 따른 디퓨저의 또 다른 예가 도시된 측면도이다. 그리고, 도 8는 본 발명의 실시예와 비교예의 압력손실계수가 비교 도시된 그래프이고, 도 9은 본 발명의 실시예와 비교예의 효율이 비교 도시된 그래프이다.
본 실시예의 가스출구(T, 도 5 내지 도 7 참조)의 비교예인 가스출구(T')는 도 4에 도시된 바와 같이, 디퓨저 통로(D1) 중 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)과 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb) 사이의 중간위치(Pc)부터 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa) 사이에 향하되 중간위치(Pc) 보다 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)에 더 가깝게 위치하는 경우이다.
디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)는 제1임펠러(30)의 출구(32)로 정의될 수 있고, 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)는 베인리스 디퓨저(40) 특히, 디퓨져 바디(41)의 최외곽 둘레로 정의될 수 있다.
한편, 본 실시예의 가스출구(T)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 디퓨저 통로(D1) 중 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)과 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb) 사이의 중간위치(Pc)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지의 영역을 향할 수 있다.
본 실시예의 가스출구(T)는 제1임펠러(30)의 축중심을 기준으로 식1에 의해 결정된 제1반경(R1)인 위치부터 식2에 의해 결정된 제2반경(R2)인 위치까지의 영역을 향하게 형성되는 것이 가능하다.
[식 1]
R1= (Rimp + Rdiff)/2
[식 2]
R2= (Rimp + 3*Rdiff)/4
여기서, Rimp는 제1임펠러(30)의 반경이고, Rdiff는 베인리스 디퓨져(40)의 반경이다.
본 실시예의 가스출구(T)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)과 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb) 중 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)에 더 가까울 수 있다.
본 실시예의 가스출구(T)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)을 기준으로 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지 거리(L)의 50% 내지 75% 범위인 영역을 향할 수 있다.
본 실시예의 가스출구(T) 일 예는 제1임펠러(30)의 축중심을 기준으로 식1에 의해 결정된 제1반경(R1)인 위치를 향하게 형성될 수 있다. 이 경우, 가스출구(T)는 도 5에 도시된 바와 같이, 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)을 기준으로 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지 거리(L)의 50%인 위치를 향할 수 있다. 즉, 가스출구(T) 일예는 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 가스출구(T)까지의 거리가 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지 거리(L)의 0.5배인 위치에 형성된 경우이다. 이 경우, 가스출구(T)는 제1임펠러(30)의 축중심을 기준으로 식1에 의해 결정된 제1반경(R1)인 위치를 향하게 형성될 수 있다.
본 실시예의 가스출구(T) 다른 예는 제1임펠러(30)의 축중심을 기준으로 식2에 의해 결정된 제2반경(R2)인 위치를 향하게 형성될 수 있다. 이 경우, 가스출구(T)는 도 6에 도시된 바와 같이, 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)을 기준으로 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지 거리(L)의 75%인 위치를 향할 수 있다. 즉, 가스출구(T) 다른 예는 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 가스출구(T)까지의 거리가 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지 거리(L)의 0.75배인 위치에 형성된 경우이다.
본 실시예의 가스출구(T) 또 다른 예는 도 7에 도시된 바와 같이, 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)을 기준으로 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지 거리(L)의 75%를 초과하는 위치이지만 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb) 내측인 위치를 향할 수 있다. 즉, 가스출구(T) 또 다른 예는 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 가스출구(T)까지의 거리가 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지 거리(L)의 0.75배 초과이고 1배 미만인 위치에 형성된 경우이다.
도 8 및 도 9에는 가스출구(T',T)의 형성 위치만 상이하고, 기타의 구성이 모두 동일한 조건에서 측정된 압력손실계수와 효율 각각을 비교한 결과이다.
본 실시예와 같이, 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 가스출구(T)까지의 거리가 디퓨저 통로(D1)의 선단(Pa)부터 디퓨저 통로(D1)의 후단(Pb)까지 거리(L)의 0.5배 이상 1배 미만인 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이 압력손실계수가 65% 미만으로 비교예의 경우 보다 낮고, 도 9에 도시된 바와 같이, 효율이 70% 초과로 비교예의 경우 보다 높다.
반면에, 비교예의 경우에는 압력손실계수가 65% 초과로 본 발명 실시예의 경우 보다 높고, 효율이 70& 미만으로 본 발명 실시예의 경우 보다 낮다.
본 실시예는 도 8 및 도 9를 참조하면, 비교예의 경우 보다 압력손실계수가 낮고 효율이 높은 것이 확인될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 모터 11: 회전축
20: 제1볼류트 케이싱 21: 제1인렛
30: 제1임펠러 40: 베인리스 디퓨저
50: 제2볼류트 케이싱 51: 제2인렛
52: 아웃렛 60: 제2임펠러
Dl: 디퓨저 통로 P: 가스조절통로
S: 가스챔버 T: 가스출구
V1: 제1볼류트 V2: 제2볼류트

Claims (9)

  1. 회전축을 갖는 모터와;
    제1인렛 및 제1볼류트가 형성되고 상기 제1볼류트 및 제1인렛 각각과 구획된 가스챔버가 형성된 제1볼류트 케이싱과;
    상기 회전축의 일측에 연결되고 상기 제1볼류트 케이싱에 회전 가능하게 수용된 제1임펠러와;
    상기 제1임펠러의 출구 이후에 디퓨저 통로를 형성하는 베인리스 디퓨저와;
    상기 제1볼류트에서 유동된 유체가 유입되는 제2인렛이 갖고 제2볼류트 및 아웃렛이 형성된 제2볼류트 케이싱과;
    상기 회전축의 타측에 연결되고 상기 제2볼류트 케이싱에 회전 가능하게 수용된 제2임펠러를 포함하고,
    상기 제1볼류트 케이싱과 베인리스 디퓨저 중 적어도 하나에는 상기 가스챔버와 디퓨저 통로를 연통시키는 가스조절통로가 형성되고,
    상기 가스조절통로의 가스출구는 상기 디퓨저 통로 중 상기 디퓨저 통로의 선단과 상기 디퓨저 통로의 후단 사이의 중간위치부터 상기 디퓨저 통로의 후단까지의 영역을 향하는 원심 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스출구는 상기 디퓨저 통로의 선단과 상기 디퓨저 통로의 후단 중 상기 디퓨저 통로의 후단에 더 가까운 원심 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스출구는 상기 디퓨저 통로의 선단을 기준으로 상기 디퓨저 통로의 선단부터 상기 디퓨저 통로의 후단까지 거리의 50% 내지 75% 범위인 영역을 향하는 원심 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스출구는 상기 디퓨저 통로의 선단을 기준으로 상기 디퓨저 통로의 선단부터 상기 디퓨저 통로의 후단까지 거리의 50%인 위치 또는 75%인 위치를 향하는 원심 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스조절통로는
    상기 제1임펠러의 축중심에 대해 비스듬하게 경사지고 상기 가스출구를 포함하는 구배로를 포함하는 원심 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구배로는 상기 디퓨저 통로와 예각의 경사각을 갖는 원심 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 경사각은 30°내지 80°인 원심 압축기.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스조절통로는
    상기 가스챔버와 구배로를 잇고 상기 축중심에 나란한 연통로를 더 포함하는 원심 압축기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스챔버의 단면적은 상기 제1볼류트의 단면적 보다 작고, 상기 가스출구의 단면적보다 큰 원심 압축기.
KR1020180067588A 2018-06-12 2018-06-12 원심 압축기 KR102545557B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180067588A KR102545557B1 (ko) 2018-06-12 2018-06-12 원심 압축기
PCT/KR2019/007035 WO2019240480A1 (ko) 2018-06-12 2019-06-11 원심 압축기
CN201980039767.6A CN112292534A (zh) 2018-06-12 2019-06-11 离心压缩机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180067588A KR102545557B1 (ko) 2018-06-12 2018-06-12 원심 압축기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190140729A true KR20190140729A (ko) 2019-12-20
KR102545557B1 KR102545557B1 (ko) 2023-06-21

Family

ID=68843455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180067588A KR102545557B1 (ko) 2018-06-12 2018-06-12 원심 압축기

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102545557B1 (ko)
CN (1) CN112292534A (ko)
WO (1) WO2019240480A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022176662A1 (ja) * 2021-02-17 2022-08-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 遠心圧縮機の吸入配管、吸入配管付き遠心圧縮機、及び冷凍装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09119396A (ja) * 1995-08-21 1997-05-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ディフューザつき遠心圧縮機
KR20020024903A (ko) * 2000-09-27 2002-04-03 구자홍 터보 압축기
US20080232952A1 (en) * 2004-06-07 2008-09-25 Ronglei Gu Compressor with Controllable Recirculation and Method Therefor
KR20150046181A (ko) * 2012-12-07 2015-04-29 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 원심 압축기
US9157446B2 (en) 2013-01-31 2015-10-13 Danfoss A/S Centrifugal compressor with extended operating range
CN107664143A (zh) * 2017-10-16 2018-02-06 珠海格力电器股份有限公司 压缩机及具有其的空调器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014152637A (ja) * 2013-02-05 2014-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 遠心圧縮機

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09119396A (ja) * 1995-08-21 1997-05-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ディフューザつき遠心圧縮機
KR20020024903A (ko) * 2000-09-27 2002-04-03 구자홍 터보 압축기
US20080232952A1 (en) * 2004-06-07 2008-09-25 Ronglei Gu Compressor with Controllable Recirculation and Method Therefor
KR20150046181A (ko) * 2012-12-07 2015-04-29 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 원심 압축기
US9157446B2 (en) 2013-01-31 2015-10-13 Danfoss A/S Centrifugal compressor with extended operating range
CN107664143A (zh) * 2017-10-16 2018-02-06 珠海格力电器股份有限公司 压缩机及具有其的空调器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022176662A1 (ja) * 2021-02-17 2022-08-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 遠心圧縮機の吸入配管、吸入配管付き遠心圧縮機、及び冷凍装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112292534A (zh) 2021-01-29
KR102545557B1 (ko) 2023-06-21
WO2019240480A1 (ko) 2019-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8147186B2 (en) Centrifugal compressor
US7293955B2 (en) Supersonic gas compressor
US10197064B2 (en) Centrifugal compressor with fluid injector diffuser
JP2975008B2 (ja) 自由ロータ
AU2013376868B2 (en) Centrifugal compressor with extended operating range
US7261513B2 (en) Centrifugal compressor
EP2480793B1 (en) Rotodynamic machine
US11306734B2 (en) Centrifugal compressor
EP3677792B1 (en) Unloading device for hvac compressor with mixed and radial compression
KR102545557B1 (ko) 원심 압축기
JP2018135836A (ja) 遠心圧縮機
KR102545555B1 (ko) 원심 압축기
US20040151579A1 (en) Supersonic gas compressor
KR100339550B1 (ko) 터보 압축기의 디퓨져 구조
KR101270899B1 (ko) 임펠러 및 이를 포함하는 원심 압축기
US20150020885A1 (en) Check valve assembly
JP2019173617A (ja) インレットガイドベーン及び圧縮機
CN218934763U (zh) 一种带半开式叶轮的单轴离心压缩机
RU2253758C1 (ru) Компрессор
CN117345594A (zh) 压缩机及包括压缩机的系统
CN112236600A (zh) 包括扩散器压力均衡特征的离心式压缩机
RU2382239C1 (ru) Вентилятор
US20170284407A1 (en) Automatic Inlet Swirl Device for Turbomachinery
KR20010073552A (ko) 터보 압축기의 흡입유동 안정구조

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right