KR20170001306A - Compressor for expansion of operating range - Google Patents

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KR20170001306A
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김홍원
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현대중공업 주식회사
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Abstract

Disclosed is a compressor of which an operational range is enlarged. The compressor of which the operational range is enlarged includes a passage wherein a cooling element flows in a casing inlet, a casing outlet, and a diffuser of the compressor. Accordingly, the purpose of the present invention is to prevent a surge phenomenon such as a flow blockage or a backflow in the casing inlet by improving performance with the enlarged operation range that the minimum inlet volumetric flow and the maximum outlet volumetric flow enabling the operation of the compressor are increased higher than an existing compressor at an outlet pressure while simultaneously or selectively supplying each cooling element to the inlet and the outlet of a casing of the compressor, to minimize a loss of a flow rate of a fluid by reducing outlet volumetric flows of an internal space of the diffuser and the casing outlet to decrease a velocity of the increased flow while increasing the flow rate of the fluid, and to reduce production costs for designing the compressor by enabling a design of the miniaturized compressor casing while increasing the compressing efficiency of the compressor.

Description

운전 영역이 확대된 압축기{Compressor for expansion of operating range}[0001] The present invention relates to a compressor having an expanded operating range,

본 발명은 압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축기 케이싱의 입구측과 출구측로 각각 냉각요소를 동시 또는 선별적으로 공급하면서 종래 대비 출구 압력 기준으로 운전 가능한 최소 입구 체적 유량과 최대 입구 체적 유량을 상향시킨 확대된 운전영역으로 성능을 개선하여, 케이싱 입구측에서의 유동 막힘이나 역류 발생과 같은 서지(surge) 현상을 억제하며, 케이싱 출구측 유체(예; 가스, 공기, 냉매 등)의 유량을 증대시킴은 물론, 증대된 유체의 속도를 감소시켜 유체의 유동 손실을 최소화하고, 압축기의 압축 효율을 증가시키는 운전 영역이 확대된 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor, and more particularly, to a compressor that simultaneously or selectively supplies cooling elements to an inlet side and an outlet side of a compressor casing, while minimizing a minimum inlet volumetric flow rate and a maximum inlet volumetric flow rate, Improved performance in an upwardly enlarged operation area suppresses surge phenomena such as flow clogging and reverse flow at the casing inlet side and increases the flow rate of the casing outlet fluid (eg gas, air, refrigerant, etc.) And more particularly to an expanded compressor operating area that reduces the flow loss of the fluid by increasing the speed of the increased fluid and increases the compression efficiency of the compressor.

일반적으로, 기체 또는 원심 압축기(이하 "압축기" 이라함)는 케이싱내에 다수의 블레이드를 구비한 임펠러가 회전축에 의해 회전함으로써, 케이싱 입구로부터 유입되는 가스나 공기 등의 유체를 압축시키게 되는 것이며, 이렇게 형성된 유체의 흐름은 임펠러의 회전에 따라 케이싱 출구에서 디퓨저 및 볼류트를 통과하여 외부로의 송출이 이루어지는 것이다.Generally, a gas or centrifugal compressor (hereinafter referred to as "compressor") compresses a fluid such as gas or air introduced from a casing inlet by rotating an impeller having a plurality of blades in a casing by a rotary shaft. The flow of the formed fluid passes through the diffuser and the volute at the outlet of the casing in accordance with the rotation of the impeller and is discharged to the outside.

이때, 상기 디퓨저는 케이싱 출구와 볼류트의 사이에 형성된 유체의 통로로, 상기 케이싱 출구로부터 토출되는 유체를 감속시킴으로써 동압(動壓)을 정압(靜壓)으로 회복시키는 기능을 수행하는 것이다.At this time, the diffuser is a fluid passage formed between the casing outlet and the volute, and functions to recover the dynamic pressure to a static pressure by decelerating the fluid discharged from the casing outlet.

즉, 통상의 압축기는 회전하는 임펠러에 유체를 통과시켜 임펠러의 원심 압축력으로 유체를 가속 및 압축시키고, 디퓨저 통로는 케이싱 출구와 연결되어 소음을 줄이고 송풍 효율을 높이면서 임펠러에서 토출된 고속 고압의 유체를 감속시켜 유체의 운동 에너지를 압력 에너지로 변환시키는 것이다.That is, a normal compressor accelerates and compresses a fluid by a centrifugal compressing force of a impeller by passing a fluid through a rotating impeller, and the diffuser passage is connected to a casing outlet to reduce noises and increase the blowing efficiency, To convert the kinetic energy of the fluid into pressure energy.

그러나, 종래 압축기는 임펠러를 통과하는 유체의 유량이 감소하거나 케이싱 입구와 출구의 압력 차이가 작아지면 유체가 불안정해지면서, 디퓨저에서 유체의 역류가 발생하고, 이로인해 서지 현상이 나타나면서, 압축기의 효율을 크게 저하시키게 되는 문제점이 있었다.However, in the conventional compressor, when the flow rate of the fluid passing through the impeller decreases, or when the pressure difference between the inlet and outlet of the casing becomes small, the fluid becomes unstable and the back flow of the fluid occurs in the diffuser, There is a problem that the efficiency is greatly lowered.

이에 종래에는 공개특허공보 제 10-2010-0100239 호(공개일 2010.09.15)에서와 같이, 케이싱 출구에 가변 디퓨저 시스템을 구성하여, 유체의 역류를 차단하고, 유체에 대한 제어 가능한 최대 유량 범위를 확대하여, 상기와 같은 서지 현상을 방지하도록 하였다.Conventionally, a variable diffuser system is constructed at the outlet of the casing to block backflow of the fluid and to control the maximum controllable flow range for the fluid, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-2010-0100239 So as to prevent the surge phenomenon as described above.

즉, 압축기는 유체의 흐름 방향이 높은 압력에서 낮은 압력의 방향으로 흐르는 터빈과는 달리 낮은 압력에서 높은 압력으로 압축되는 기기이므로, 불가피하게 낮은 유량에서는 서지현상이 나타날 수 밖에 없으며, 이를 억제하기 위해서는 능동적으로 외부에서 기체의 유량을 추가적으로 공급하거나, 상기의 선행기술과 같이 수동적인 방법으로서 디퓨저를 가변 디퓨저 시스템으로 변경하였던 것이다.In other words, since the compressor is a device that is compressed at low pressure to high pressure unlike a turbine in which the flow direction of the fluid flows in a direction from a high pressure to a low pressure, a surge phenomenon is inevitably generated at a low flow rate. The flow rate of the gas is actively supplied from the outside, or the diffuser is changed to a variable diffuser system as a passive method as in the above-described prior art.

그러나, 상기 수동적인 방법인 디퓨저의 변경은 매우 제한적인 용도로서 서지 현상을 예방하고 최대 유량 범위를 확대할 수는 있지만, 이는 케이싱 입구에 국한된 것으로, 압축기의 케이싱 출구측에 대한 체적유량의 조절을 통해 유체의 유동속도를 줄일수는 없었으며, 이에따라 종래에는 케이싱 출구측에서의 유체에 대한 유동 손실이 발생하면서 압축기의 압축효율이 저하되고, 운전범위 또한 극히 제한된 운전범위를 가질 수 밖에 없었다.However, although the passive method of changing the diffuser can be used for a very limited purpose to prevent surge phenomena and increase the maximum flow range, it is limited to the casing inlet, and the adjustment of the volumetric flow rate to the casing outlet side of the compressor The flow rate of the fluid can not be reduced. Accordingly, conventionally, a flow loss to the fluid at the casing outlet side is generated, and the compression efficiency of the compressor is lowered, and the operation range is also limited.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 압축기의 케이싱 입구측과 출구측 및 디퓨저내에 냉각요소가 흐를 수 있는 유로를 구성함으로써, 압축기 케이싱의 입구측과 출구측로 각각 냉각요소를 동시 또는 선별적으로 공급하면서 종래 대비 출구 압력 기준으로 운전 가능한 최소 입구 체적 유량과 최대 입구 체적 유량을 상향시킨 확대된 운전영역으로 성능을 개선하여, 케이싱 입구측에서의 유동 막힘이나 역류 발생과 같은 서지(surge) 현상을 억제하고, 유체의 유량을 증대시키면서도 디퓨저 내부와 케이싱 출구측의 출구 체적유량을 작게 하여 증대된 유량의 속도를 낮춰 유체의 유동 손실을 최소화하고, 압축기의 압축 효율을 증가시키면서도 압축기 케이싱의 소형화 설계를 가능하게 하여 압축기 설계에 따른 원가 절감을 이룰 수 있도록 하는 운전 영역이 확대된 압축기를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a refrigeration system in which the inlet and outlet sides of a compressor and a flow path, Elements can be simultaneously or selectively supplied, and the performance can be improved to an enlarged operating range in which the minimum inlet volumetric flow rate and the maximum inlet volumetric flow rate that can be operated on the basis of the outlet pressure as compared with the conventional one are improved, and the surge such as flow clogging or reverse flow on the inlet side of the casing thereby suppressing the surge phenomenon and increasing the flow rate of the fluid while decreasing the flow volume of the outlet at the outlet of the diffuser and the outlet of the casing to minimize the flow loss of the fluid by increasing the flow rate of the increased flow rate, Reduced cost due to compressor design by enabling compact design of casing In providing the enlarged area to allow compressor operation will be achieved with the purpose.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 운전 영역이 확대된 압축기는, 입구와 출구 및 압축된 유체를 외부로 송출하는 볼류트를 가지는 케이싱; 상기 케이싱내에 위치하고 다수의 베인을 구비하면서 회전축에 의해 회전하여 상기 입구로 유입되는 유체를 압축시키는 임펠러; 상기 케이싱의 출구측에 마련되는 디퓨저; 를 포함하되, 상기 케이싱의 입구측에는 기준 출구 압력 대비 운전 가능한 최소 입구 체적 유량을 상향시키기 위한 냉각요소가 투입되는 입구유로를 형성하고, 상기 케이싱의 출구측과 상기 디퓨저에는 각각 기준 출구 압력 대비 운전 가능한 최대 입구 체적 유량을 상향시키기 위한 냉각요소가 투입되는 서로 연통되는 출구유로와 디퓨져 유로를 형성한 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a compressor having an expanded operating range, including: a casing having an inlet, an outlet, and a bolt for discharging the compressed fluid to the outside; An impeller positioned within the casing and having a plurality of vanes, the impeller rotating by a rotating shaft to compress fluid entering the inlet; A diffuser provided at an outlet side of the casing; Wherein an entrance flow passage for introducing a cooling element for upwardly moving a minimum operable inlet volumetric flow rate relative to a reference outlet pressure is formed on the inlet side of the casing, and an outlet flow passage is formed in the outlet side of the casing and the diffuser, And an outlet flow path and a diffuser flow path which communicate with each other through which a cooling element for increasing the maximum inlet volumetric flow amount is injected.

또한, 상기 입구유로에는 제 1 순환라인이 연결되고, 상기 제 1 순환라인에는 상기 입구유로에 냉각요소를 공급하는 제 1의 공급장치를 연결 구성하는 것이다.The first circulation line is connected to the inlet channel, and the first circulation line is connected to a first supply device for supplying a cooling element to the inlet channel.

또한, 상기 출구유로는, 케이싱의 출구측 일단에서 볼류트로 연결되는 제 1 유로와, 케이싱의 출구측 타단에서 볼류트로 연결되는 제 2 유로로 분할 구성하고, 상기 디퓨저 유로는 상기 제 2 유로와 연통되도록 구성한 것이다.The outlet flow path is divided into a first flow path connected in a volute at one end of an outlet side of the casing and a second flow path connected in a volute at the other outlet end side of the casing, As shown in FIG.

또한, 상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로에는 제 2 순환라인이 각각 연결되고, 상기 제 2 순환라인에는 상기 제 1,2 유로와 상기 디퓨저 유로에 각각 냉각요소를 공급하는 제 2의 공급장치를 연결 구성하는 것이다.The second circulation line is connected to the first flow path and the second flow path, and the second circulation line is connected to a second supply device for supplying cooling elements to the first and second flow paths and the diffuser flow path, respectively Connection.

또한, 상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로에는 제 2 순환라인이 각각 연결되고, 상기 제 2 순환라인에는 상기 제 1,2 유로와 상기 디퓨저 유로에 각각 열원을 공급하는 제 3의 공급장치를 연결 구성하는 것이다.A second circulation line is connected to the first flow path and the second flow path, and a third supply device for supplying a heat source to the first and second flow paths and the diffuser flow path is connected to the second circulation line .

또한, 상기 냉각요소는 물 또는 냉매인 것이다.Further, the cooling element is water or a refrigerant.

이와 같이, 본 발명은 압축기의 케이싱 입구측과 출구측 및 디퓨저내에 냉각요소가 흐를 수 있는 유로를 구성한 것으로, 이를 통해 압축기 케이싱의 입구측과 출구측으로 각각 냉각요소를 동시 또는 선별적으로 공급하면서 종래 대비 출구 압력 기준으로 운전 가능한 최소 입구 체적 유량과 최대 입구 체적 유량을 상향시킨 확대된 운전영역으로 성능을 개선하여, 케이싱 입구측에서의 유동 막힘이나 역류 발생과 같은 서지(surge) 현상을 억제하고, 유체의 유량을 증대시키면서도 디퓨저 내부와 케이싱 출구측의 출구 체적유량을 작게 하여 증대된 유량의 속도를 낮춰 유체의 유동 손실을 최소화하고, 압축기의 압축 효율을 증가시키면서도 압축기 케이싱의 소형화 설계를 가능하게 하여 압축기 설계에 따른 원가를 절감하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.As described above, the present invention constitutes a flow path through which a cooling element can flow in a casing inlet side and an outlet side of a compressor, and through which a cooling element is simultaneously or selectively supplied to an inlet side and an outlet side of a compressor casing, It is possible to suppress the surge phenomenon such as flow clogging or reverse flow at the inlet side of the casing by improving the performance to the enlarged operation region in which the minimum inlet volumetric flow rate and the maximum inlet volumetric flow rate can be increased based on the contrast outlet pressure, It is possible to minimize the flow loss of the fluid by decreasing the flow volume of the outlet at the outlet of the diffuser and the outlet of the casing by increasing the flow rate to increase the compression efficiency of the compressor, It is possible to expect the effect of reducing the cost .

다른 한편으로, 본 발명은 케이싱 입구측과 출구측 및 디퓨저내에 필요에 따라 열원을 선택적으로 공급함으로써, 케이싱 출구측의 체적유량 감소 또는 고온 고압의 유체를 발생시킨 후 이를 필요로 하는 장치(예; 발전기, 공기조화기, 엔진 등)에 제공하면서 장치에 대한 동작 성능 향상을 도모하는 효과를 기대할 수도 있는 것이다.On the other hand, according to the present invention, by selectively supplying a heat source to the casing inlet side, the outlet side, and the diffuser as needed, the volume flow rate at the outlet side of the casing can be reduced or a device requiring high- A generator, an air conditioner, an engine, and the like) while improving the operation performance of the apparatus.

도 1은 본 발명의 실시예로 운전영역이 확대된 압축기의 구조를 보인 단면 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예로 압축기 케이싱의 입구측과 출구측에 각각 체적유량 증대요소와 감소요소인 냉각재를 공급하는 상태의 단면 개략도.
도 3은 종래의 압축기와 운전영역이 확대된 본 발명 압축기의 성능곡선 비교 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a compressor in which an operation region is enlarged according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a state in which a volume flow rate increasing element and a coolant, which is a reducing element, are supplied to an inlet side and an outlet side of a compressor casing, respectively, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph comparing the performance curves of the compressor of the present invention in which the conventional compressor and the operation region are enlarged.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예로 운전영역이 확대된 압축기의 구조를 보인 단면 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 압축기 케이싱의 입구측과 출구측에 각각 냉각요소를 공급하는 상태의 단면 개략도를 도시한 것이다.FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of a compressor in which an operation region is enlarged according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a state where a cooling element is supplied to an inlet side and an outlet side of a compressor casing, Fig.

첨부된 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 운전영역이 확대된 압축기(A)는, 입구(11)와 출구(12) 및 압축된 유체를 외부로 송출하는 볼류트(13)를 가지는 케이싱(10); 상기 케이싱(10)내에 위치하고 다수의 베인(21)을 구비하면서 회전축(22)에 의해 회전하여 상기 입구(11)로 유입되는 유체를 압축시키는 임펠러(20); 상기 케이싱(10)의 출구(12)에 마련되는 디퓨저(30)를 포함하는 것으로, 상기 압축기(A)에 대한 운전영역 확대를 위해, 상기 케이싱(10)의 입구(11)측에는 첨부된 도 3에서와 같이 기준 출구 압력(P1) 대비 운전 가능한 최소 체적 유량(Qmin→Qmin')을 상향시키기 위한 냉각요소가 투입되는 입구유로(U1)를 형성하고, 상기 케이싱(10)의 출구(12) 및 이에 연통되는 디퓨저(40)에는 각각 첨부된 도 3에서와 같이 기준 출구 압력(P1) 대비 운전 가능한 최대 체적 유량(Qmax→Qmax')을 상향시키기 위한 물 또는 냉매의 냉각요소가 투입되는 출구유로(U2) 및, 상기 출구유로(U2)와 연통되는 디퓨저 유로(U3)를 형성하여둔 것이다.1 and 2, a compressor A having an enlarged operation region according to an embodiment of the present invention includes an inlet 11 and an outlet 12, and a volute (not shown) for discharging the compressed fluid to the outside 13; < / RTI > An impeller 20 located in the casing 10 and having a plurality of vanes 21 and compressing a fluid which is rotated by the rotary shaft 22 and flows into the inlet 11; And a diffuser 30 provided at an outlet 12 of the casing 10. In order to enlarge the operating range of the compressor A with respect to the inlet 11 of the casing 10, The inlet flow path U1 into which the cooling element for increasing the minimum operable flow volume Qmin to Qmin 'relative to the reference outlet pressure P1 is formed and the outlet 12 of the casing 10 The diffuser 40 connected to the diffuser 40 is provided with an outlet flow passage for introducing the cooling element of water or refrigerant to raise the maximum operable volume flow rate Qmax? Qmax 'relative to the reference outlet pressure P1 as shown in FIG. 3 U2) and a diffuser passage (U3) communicating with the outlet passage (U2).

상기 입구유로(U1)는 제 1 순환라인(L1)이 연결되며, 상기 제 1 순환라인(L1)에는 냉각요소를 상기 입구유로(U1)에 공급하는 제 1의 공급장치(100)가 연결 구성되는 것이다.The first circulation line L1 is connected to the inlet flow path U1 and the first supply device 100 for supplying a cooling element to the inlet flow path U1 is connected to the first circulation line L1, .

상기 출구유로(U2)는 상기 케이싱(10)의 출구측(12) 일단에서 볼류트(13)로 연결되는 제 1 유로(U21)와, 상기 케이싱(10)의 출구측(12) 타단에서 볼류트(13)로 연결되는 제 2 유로(U22)로 분할 구성되며, 상기 제 2 유로(U22)에 상기 디퓨저 유로(U3)가 연통되도록 구성하여둔 것이다.The outlet flow path U2 includes a first flow path U21 connected to the outlet 12 side of the casing 10 by a bolt 13 and a second flow path U21 connected to the outlet end 12 of the casing 10, And the second flow path U22 connected to the second flow path U22 and the diffuser flow path U3 are connected to the second flow path U22.

상기 제 1 유로(U21)와 상기 제 2 유로(U22)에는 제 2 순환라인(L2)이 각각 연결되는 것으로, 상기 제 2 순환라인(L2)에는 냉각요소를 상기 제 1 유로(U21)와 상기 제 2 유로(U22)에 각각 공급하는 제 2의 공급장치(200)가 연결 구성되는 것이다.The second circulation line L2 is connected to the first flow path U21 and the second flow path U22 and a cooling element is connected to the first flow path U21 and the second flow path L2, And a second supply device 200 for supplying the second fluid to the second flow path U22, respectively.

여기서, 상기 제 1 순환라인(L1)은 제 1의 공급장치(100)에 연결되고, 상기 제 2 순환라인(L2)은 제 2의 공급장치(200)와 연결되는 것으로 설명하였지만, 상기 제 1,2 순환라인(L1)(L2)은 하나의 공급장치에 분기방식으로 연결하여 구성할 수도 있는 것이다.Although it has been described that the first circulation line L1 is connected to the first supply device 100 and the second circulation line L2 is connected to the second supply device 200, And the two circulation lines L1 and L2 may be connected to one supply device in a branching manner.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제 1,2 순환라인(L1)(L2)에는 제어부에 의해 개폐가 제어되는 밸브를 각각 구성할 수 있으며, 이는 밸브의 개폐 여부에 따라 제 1의 공급장치(100)와 제 2의 공급장치(200)에서 상기 입구유로(U1)와 출구유로(U1)에 포함되는 제 1,2 유로(U21)(U22)에 각각 냉각요소의 공급이 동시에 이루어지도록 하거나 또는 선택적으로 공급할 수 있도록 하기 위함이다.Although not shown in the drawings, the first and second circulation lines L1 and L2 may each be configured to have a valve that is controlled to be opened or closed by a control unit. Depending on whether the valve is opened or closed, 100 and the second feeder 200 to simultaneously supply the cooling elements to the first and second flow paths U21 and U22 included in the inlet flow path U1 and the outlet flow path U1, So that they can be supplied selectively.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 운전영역이 확대된 압축기(A)는 첨부된 도 1 내지 도 3에서와 같이, 케이싱(10)내에서 회전축(22)에 의해 베인(21)을 형성한 임펠러(20)를 회전시키면, 상기 케이싱(10)의 입구(11)측으로 유체 유입이 이루어지면서 압축이 이루어진다.1 to 3, the compressor A having an enlarged operation region according to the embodiment of the present invention is formed by forming a vane 21 by a rotating shaft 22 in a casing 10 When the impeller 20 is rotated, fluid is introduced into the inlet 11 of the casing 10 and compressed.

이때, 상기 케이싱(10)의 입구(11)측과 출구(12)측에 마련되는 입구유로(U1)와 출구유로(U2)인 제 1,2 유로(U21)(22)에 각각 냉각요소를 제 1,2 순환라인(L1)(L2)을 통해 제 1,2의 공급장치(100))(200)에서 공급하면, 상기 입구(11)측으로 유입되는 유체는 상기 입구유로(U1)를 따라 순환되는 냉각요소에 의해 냉각되면서 출구압력이 올라가 운전 가능한 최소 입구 체적유량(Qmin')은 기준 출구 압력(P1) 대비 상향이 이루어지는 것이다.At this time, the first and second flow paths U21 and U22, which are the inlet flow path U1 and the outlet flow path U2 provided on the inlet 11 side and the outlet 12 side of the casing 10, respectively, (100) (200) through the first and second circulation lines (L1, L2), the fluid flowing into the inlet (11) side flows along the inlet flow path (U1) The minimum inlet volumetric flow rate Qmin 'that can be operated by increasing the outlet pressure while being cooled by the circulating cooling element is made upward relative to the reference outlet pressure P1.

즉, 상기 입구(11)측으로 유입되는 유체가 입구유로(U1)를 따라 흐르는 냉각요소에 의해 냉각되어 온도 저감이 이루어지면, 첨부된 도 3에서와 같이 종래 서지 발생지점인 운전 가능한 최소 입구 체적유량(Qmin)은 기준 출구 압력(P1) 대비 상향된 최소 입구 체적유량(qmin')으로 상향되면서 밀도는 작아지고(체적유량과 밀도는 서로 반비례), 이에따라 최소 운전영역이 확대되면서 서지 현상을 억제시킬 수 있는 것이다.That is, when the fluid flowing into the inlet 11 side is cooled by the cooling element flowing along the inlet flow path U1 and the temperature is reduced, the minimum operable inlet volumetric flow rate (Volume flow rate and density are inversely proportional to each other) while increasing the minimum inlet volume flow rate (qmin ') relative to the reference outlet pressure (P1), thereby suppressing the surge phenomenon You can.

한편, 상기 케이싱(10)의 입구(11)측으로 유입되어 압축된 유체는 케이싱(10)의 출구(12)과 디퓨저(40)를 통과하게 되는데, 상기 출구(12)에 마련되는 출구유로(U2)의 제 1,2 유로(U21)(U22)는 물론, 상기 제 2 유로(U22)와 연통된 디퓨저 유로(U3)에도 냉각요소가 순환되므로, 상기 출구(12)측과 디퓨저(40)를 통과하는 압축된 유체의 출구 체적유량은 작아지지만 그 밀도는 커지면서 압축된 유체의 이동속도는 느려지고, 이에따라 케이싱(10)의 출구(12)측에서 압력비가 증가되어 운전 가능한 최대 입구 체적유량(Qmax')은 기준 출구 압력(P1) 대비 상향이 이루어진다.The compressed fluid flowing into the inlet 11 of the casing 10 passes through the outlet 12 of the casing 10 and the diffuser 40. The outlet flow path U2 The refrigerant is circulated in the diffuser passage U3 communicated with the second flow path U22 as well as the first and second flow paths U21 and U22 of the diffuser 40. Therefore, The flow rate of the compressed fluid is slowed and the pressure ratio at the outlet 12 side of the casing 10 is increased to increase the maximum operable inlet volumetric flow rate Qmax ' Is made upward relative to the reference outlet pressure P1.

즉, 첨부된 도 3에서와 같이, 압축기(A)의 케이싱(10) 입구(11)측에서의 운전 가능한 최소 입구 체적유량(Qmin')과 최대 입구 체적유량(Qmax')은 종래 압축기에서의 최소 입구 체적유량(Qmin)과 최대 입구 체적유량(Qmax)보다 상대적으로 커지고, 이에따라 본 발명 압축기(A)의 개선된 성능곡선(D11) 기울기가 기준 출구 압력(P1) 대비 종래 압축기의 성능곡선(D1)보다 상대적으로 커지게 되는 것이다.3, the minimum inlet volumetric flow rate Qmin 'and the maximum inlet volumetric flow rate Qmax' at the inlet 11 side of the casing 10 of the compressor A are the same as the minimum inlet flow volume Qmax ' The slope of the improved performance curve D11 of the compressor A of the present invention is relatively larger than the volume flow rate Qmin and the maximum inlet volumetric flow Qmax so that the performance curve D1 of the conventional compressor, Is relatively large.

따라서, 상기 케이싱(10)의 입구(11)측에서 최소 입구 체적유량(Qmin→Qmin')과 최대 입구 체적유량(Qmax→Qmax')의 변화로부터, 첨부된 도 3에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 압축기(A)의 서지발생지점(b1)은 상향되고, 이에따라 본 발명의 실시예는 최소 입구 체적유량(Qmin→Qmin')의 상향된 만큼 서지 현상이 늦어지고, 최대 입구 체적유량(Qmax→Qmax')의 상향된 만큼 고유량에서도 최소 및 최대 운전 영역이 확대되는 등 그 운전영역을 약 10% 이상 넓힐 수 있고, 압축기(A)의 압축 효율 또한 약 2∼5%의 범위내에서 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, from the change in the minimum inlet volumetric flow rate (Qmin? Qmin ') and the maximum inlet volumetric flow rate (Qmax? Qmax') at the inlet (11) side of the casing (10) The surge locating point b1 of the compressor A according to the example is upward, so that the embodiment of the present invention delays the surging of the minimum inlet volumetric flow rate Qmin to Qmin 'as much as the maximum inlet volumetric flow rate The operating range can be widened by about 10% or more, and the compression efficiency of the compressor (A) is also within a range of about 2 to 5% .

한편, 본 발명의 실시예에서는, 상기 케이싱(10)의 출구(12)측에 마련되는 출구유로(U2)인 제 1,2 유로(U21)(U22)에 제 2 순환라인(L2)을 각각 연결 구성하여둔 상태에서, 상기 제 2 순환라인(L2)에 열원을 공급하는 제 3의 공급장치(300)를 연결 구성할 수 있도록 하였다.In the embodiment of the present invention, the second circulation line L2 is connected to the first and second flow paths U21 and U22, which are the outlet flow paths U2 provided on the outlet 12 side of the casing 10, respectively A third supply device 300 for supplying a heat source to the second circulation line L2 can be connected and configured.

즉, 상기 제 1 유로(U21)와 제 2 유로(U22)는 물론, 상기 디퓨저(30)의 디퓨저 유로(U3)에 열원을 공급하는 것은, 상기 케이싱(10)의 출구(12)와 디퓨저(30)를 통해 압축된 유체가 통과되었을 때 그 유체의 출구 체적유량을 감소시키거나 또는 압축된 고압의 유체를 고온 고압으로 변환시키면서, 감소된 유체의 출구 체적유량 또는 고온 고압의 유체를 볼류트(13)를 통해 외부로 송출함으로써, 출구 체적유량이 감소된 유체 또는 고온 고압의 유체를 필요로 하는 장치류(예; 발전기, 공기조화기, 엔진 등)에 제공하여, 상기 장치류의 동작 성능을 향상시킬 수도 있도록 하였다.The supply of the heat source to the diffuser flow path U3 of the diffuser 30 as well as the first flow path U21 and the second flow path U22 may be performed by using the outlet 12 of the casing 10 and the diffuser 30), or by reducing the outlet volumetric flow rate of the fluid when the compressed fluid has passed through it, or by changing the outlet volumetric flow rate of the reduced fluid or the fluid at high temperature and high pressure to the volute (For example, a generator, an air conditioner, an engine, or the like) by supplying a fluid having a reduced outlet flow volume or a high-temperature and high-pressure fluid to the outside .

이상에서 본 발명의 운전영역이 확대된 압축기에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Although the technical idea of the expanded compressor of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is by no means restricted to the most preferred embodiments of the present invention.

따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is to be understood that such changes and modifications are within the scope of the claims.

10; 케이싱 11; 입구
12; 출구 13; 볼류트
20; 임펠러 21; 베인
22; 회전축 30; 디퓨저
U1; 입구유로 U2; 출구유로
U21; 제 1 유로 U22; 제 2 유로
U3; 디퓨저 유로
10; Casing 11; Entrance
12; Exit 13; Volute
20; Impeller 21; Vane
22; A rotating shaft 30; defuser
U1; Inlet channel U2; Exit euro
U21; A first flow path U22; The second euros
U3; Diffuser flow

Claims (6)

입구와 출구 및 압축된 유체를 외부로 송출하는 볼류트를 가지는 케이싱; 상기 케이싱내에 위치하고 다수의 베인을 구비하면서 회전축에 의해 회전하여 상기 입구로 유입되는 유체를 압축시키는 임펠러; 상기 케이싱의 출구측에 마련되는 디퓨저; 를 포함하되,
상기 케이싱의 입구측에는 기준 출구 압력 대비 운전 가능한 최소 체적 유량을 상향시키기 위한 냉각요소가 투입되는 입구유로를 형성하고,
상기 케이싱의 출구측과 상기 디퓨저에는 각각 기준 출구 압력 대비 운전 가능한 최대 입구 체적 유량을 상향시키기 위한 냉각요소가 투입되는 서로 연통되는 출구유로와 디퓨져 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 운전 영역이 확대된 압축기.
A casing having an inlet, an outlet, and a bolt for discharging the compressed fluid to the outside; An impeller positioned within the casing and having a plurality of vanes, the impeller rotating by a rotating shaft to compress fluid entering the inlet; A diffuser provided at an outlet side of the casing; , ≪ / RTI &
An inlet flow passage through which a cooling element for introducing a minimum operable flow volume relative to a reference outlet pressure is formed is formed at an inlet side of the casing,
Wherein an outlet passage and a diffuser passage are formed in the outlet of the casing and in the diffuser, the outlet passage and the diffuser passage being communicated with each other for introducing a cooling element for increasing a maximum operable inlet volumetric flow rate relative to a reference outlet pressure, .
제 1 항에 있어서, 상기 입구유로에는 제 1 순환라인이 연결되고, 상기 제 1 순환라인에는 상기 입구유로에 냉각요소를 공급하는 제 1의 공급장치를 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 운전 영역이 확대된 압축기.The refrigeration system of claim 1, wherein the first circulation line is connected to the inlet channel, and the first circulation line is connected to a first supply device for supplying a cooling element to the inlet channel. Compressor. 제 2 항에 있어서, 상기 출구유로는, 케이싱의 출구측 일단에서 볼류트로 연결되는 제 1 유로와, 케이싱의 출구측 타단에서 볼류트로 연결되는 제 2 유로로 분할 구성하고, 상기 디퓨저 유로는 상기 제 2 유로와 연통되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 운전 영역이 확대된 압축기.3. The compressor according to claim 2, wherein the outlet flow path is divided into a first flow path connected by a bolus at one end of an outlet side of the casing and a second flow path connected by a bolus at the other outlet end side of the casing, And the second flow path is communicated with the second flow path. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로에는 제 2 순환라인이 각각 연결되고, 상기 제 2 순환라인에는 상기 제 1,2 유로와 상기 디퓨저 유로에 냉각요소를 공급하는 제 2의 공급장치를 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 운전 영역이 확대된 압축기.The apparatus according to claim 3, wherein the first circulation line is connected to the first circulation line and the second circulation line is connected to the second circulation line, and the second circulation line is connected to the first circulation line and the second circulation line, And the supply device is connected to the compressor. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로에는 제 2 순환라인이 각각 연결되고, 상기 제 2 순환라인에는 상기 제 1,2 유로와 상기 디퓨저 유로에 각각 열원을 공급하는 제 3의 공급장치를 연결 구성하는 것을 특징으로 하는 운전 영역이 확대된 압축기.The apparatus of claim 3, wherein the first circulation line is connected to the first circulation line and the second circulation line is connected to the second circulation line, and the third circulation line is connected to the third circulation line, And the supply device is connected to the compressor. 제 4 항에 있어서, 상기 냉각요소는 물 또는 냉매인 것을 특징으로 하는 운전 영역이 확대된 압축기.5. The compressor of claim 4, wherein the cooling element is water or refrigerant.
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