KR20020031409A - 터보형 압축기 및 그것을 구비한 냉동 장치 - Google Patents

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마스다 노부유키
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

터보형 압축기의 효율을, 대형화나 비용 상승을 초래하는 일이 없이 향상시키고, 이 터보형 압축기를 구비한 냉동 장치의 효율 향상을 도모한다.
흡입구 및 토출구가 설치된 케이싱(55)과, 모터에 의해 회전 구동되는 회전축(41)과, 회전축(41)에 일체적으로 설치된 임펠러(19)와, 임펠러(19)의 외주측에서 한 쌍의 제 1 벽부(56) 및 제 2 벽부(58)에 의해 형성되고 임펠러(19)의 회전에 의해 외주측으로 송출되는 냉매의 유로인 디퓨저부(46)로 터보형 압축기를 구성한다. 모터에 의해 회전축(41)과 함께 회전되는 임펠러(19)에 의해 흡입구로부터 냉매를 흡입하여 압축시키고 디퓨저부(46)를 거쳐 토출구로부터 토출시킨다. 디퓨저부(46)의 축 방향에 따른 폭치수는 임펠러(19)로부터 송출되는 냉매의 입구(46a)에 비해 외주측의 출구(46b)가 크게 되어 있다.

Description

터보형 압축기 및 그것을 구비한 냉동 장치{TURBO COMPRESSOR AND REFRIGERATOR WITH THE COMPRESSOR}
종래부터 냉동 장치에는 냉매의 압축기로서 터보형 압축기가 이용되고 있다. 이 터보형 압축기는 임펠러가 설치된 회전축을 회전시킴으로써, 임펠러에 의해 유체를 압축시키도록 되어 있다.
여기서, 이 터보형 압축기의 구조를 도 10에 도시한 것을 예로 들어 설명한다.
도면에 도시한 바와 같이, 이 터보형 압축기의 회전축(1)에는 원주 방향으로 간격을 두고 복수의 베인(2)을 갖는 임펠러(3)가 고정되어 회전축(1)과 함께 회전되도록 되어 있다. 그리고, 이 회전축(1) 및 임펠러(3)로 구성되는 회전체(로터)는 케이싱(4)내에 수용되어 있다.
케이싱(4)내는 구획판(5)에 의해 디퓨저부(6) 및 복귀유로(7)로 구획되고,이들 디퓨저부(6)와 복귀유로(7)의 사이는 단면이 U자 형상으로 형성된 리턴 벤드부(return bend section)(8)에 의해 연통되어 있다.
디퓨저부(6)는 케이싱(4)측의 제 1 벽부(4a)와 구획판(5)측의 제 2 벽부(5a)에 의해 형성된 것으로, 제 1 벽부(4a) 및 제 2 벽부(5a)는 회전축(1)에 대해 수직으로 되어 서로 평행하게 되어 있다. 또한, 복귀유로(7)에는 원주 방향으로 간격을 두고 복수의 리턴 베인(9)이 설치되어 있어, 흐르는 유체를 안내하도록 되어 있다.
그리고, 이 터보형 압축기에서는, 임펠러(3)에 의해 압축되어 디퓨저부(6)로 보내진 유체가 리턴 벤드부(8)를 거쳐 복귀유로(7)로 송출되도록 되어 있다.　　
그런데, 제 1 벽부(4a) 및 제 2 벽부(5a)에 의해 형성된 디퓨저부(6)는 임펠러(3)로부터 송출되는 유체의 흐름을 감속하여 동압의 대부분을 정압으로 회복시키는 것으로, 터보형 압축기의 성능인 압력 회복 계수 Cp는 디퓨저부(6)의 형상에 좌우된다.
따라서, 이 디퓨저부(6)에서의 유체의 입구(6a) 및 출구(6b)의 면적이나 형상을 개선함으로써 압력 회복 계수 Cp를 크게 하는 것이 고려된다.
그러나, 현상태에서는, 도 11의 그래프에 도시하는 바와 같이, 압력 회복 계수 Cp는 0.5에 이르지 않으며, 한층 더 개선의 여지가 있다. 이 때문에, 대형화를 초래하는 일이 없이 디퓨저부(6)에서의 압력 회복 계수 Cp를 개선하여 터보형 압축기의 성능의 향상을 도모하는 것이 요구되고 있다.
또한, 압력 회복 계수 Cp는 디퓨저부(6)의 입구(6a)와 출구(6b)에서의 종횡비(aspect ratio)와 면적비에 의해 표시된다.
여기서, 종횡비 및 면적비는 다음 식으로 구해진다.
종횡비: 2ΔR/b2=2(R2-Rl)/b2
면적비: AR-1=(R2b2/Rlbl)-1
단, R1은 디퓨저부(6)의 입구(6a)에서의 반경이고, R2는 디퓨저부(6)의 출구(6b)에서의 반경이고, bl은 디퓨저부(6)의 입구(6a)에서의 폭치수이고, b2는 디퓨저부(6)의 출구(6b)에서의 폭치수이다.
또한, 디퓨저부(6)에서의 압력 회복 계수 Cp는 다음 식으로 표시된다.
압력 회복 계수 Cp=(Ps2-Ps1)/(Pt1-Ps1)
단, Ps1은 디퓨저부(6)의 입구(6a)에서의 정압이고, Ps2는 디퓨저부(6)의 출구(6b)에서의 정압이고, Pt1은 디퓨저부(6)의 입구(6a)에서의 전압(全壓)이다.
즉, 압력 회복 계수 Cp가 커지면, 그 만큼 임펠러(3)로 압축되어 송출되는 유체의 동압이 양호하게 정압으로 회복되게 된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 대형화를 초래하지 않고 성능이 향상된 고효율의 터보형 압축기 및 그것을 구비한 냉동 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
발명의 요약
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 터보형 압축기는 흡입구 및 토출구가 설치된 케이싱과, 구동 기구에 의해 회전 구동되는 회전축과, 상기 회전축에 일체적으로 설치된 임펠러와, 상기 임펠러의 외주측에서 한 쌍의 벽부에 의해 형성되고 상기 임펠러의 회전에 의해 외주측으로 송출되는 유체의 유로인 디퓨저부를 갖고, 상기 구동 기구에 의해 상기 회전축과 함께 회전되는 상기 임펠러에 의해 상기 흡입구로부터 유체를 흡입하고 압축하여 상기 디퓨저부를 거쳐 상기 토출구로부터 토출시키는 터보형 압축기에 있어서, 상기 디퓨저부는 그 축 방향에 따른 폭치수가 상기 임펠러로부터 송출되는 유체의 입구에 비해 외주측의 출구가 크게 되어 있다.
이와 같이, 디퓨저부의 입구측과 출구측에서의 축 방향에 따른 폭치수가 입구측에 비해 출구측이 크게 되어 있기 때문에, 입구측과 출구측의 종횡비가 약간 작게 되는 동시에 면적비가 크게 되어, 디퓨저부에서의 압력 회복 계수를 크게 할 수 있다. 즉, 복잡한 구조로 할 필요 없이, 디퓨저부에서 임펠러로부터 송출되는 압축된 유체의 동압을 효율적으로 정압으로 회복시킬 수 있고, 이에 따라 대형화하거나 복잡화하지 않고 압축 효율이 우수한 터보형 압축기로 할 수 있다.
다른 실시예에 있어서 본 발명의 터보형 압축기는 상기 터보형 압축기에 있어서, 상기 디퓨저부의 입구와 출구의 면적비를 변경하지 않고, 입구의 폭치수에 비해 출구의 폭치수가 크게 되어 있다.
이와 같이, 디퓨저부의 입구와 출구의 면적비를 변경하지 않고 입구의 폭치수에 비해 출구의 폭치수를 크게 한 것, 즉 출구의 폭치수를 크게 한 분출구에서의 직경이 작아지기 때문에, 외경의 소형화를 도모할 수 있는 동시에 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 입구와 출구의 면적비를 변경하지 않아도 입구에 비해 출구에서의 폭치수가 크게 되어 있기 때문에, 종횡비를 감소시켜 압력 회복 계수를 크게 하여 확실히 성능의 향상을 도모할 수 있다.
또한 다른 실시예에 있어서 본 발명의 터보형 압축기는 상기 터보형 압축기에 있어서, 상기 디퓨저부를 형성하는 한 쌍의 벽부가 입구로부터 출구를 향해 점차 벌어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.
즉, 디퓨저부를 형성하는 한 쌍의 벽부를 테이퍼 형상으로 함으로써, 매우 용이하게 입구에 비해 출구의 폭치수를 크게 하여, 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 벽부가 테이퍼 형상으로 되어 있기 때문에, 임펠러로부터 송출되는 유체가 디퓨저부에서 박리하는 불량도 없앨 수 있다.
또한 다른 실시예에 있어서 본 발명의 터보형 압축기는 상기 터보형 압축기에 있어서, 상기 디퓨저부를 형성하는 한 쌍의 벽부 중 어느 한 쪽의 벽부가 입구로부터 출구를 향해 다른 쪽 벽부에 대하여 점차 벌어지는 테이퍼 형상으로 되어 있다.
즉, 디퓨저부를 형성하는 한 쌍의 벽부 중 어느 한쪽만을 테이퍼 형상으로 함으로써, 매우 용이하게 입구에 비해 출구의 폭치수를 크게 하여 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 한쪽 벽부만을 테이퍼 형상으로 해도 무방하므로, 더욱 간략하게 성능 향상을 도모할 수 있다.
특히, 디퓨저부와 연통되는 하류측 유로를 갖는 임펠러의 후방측과 비교하여 공간적으로 다소 여유가 있는 임펠러의 전방측에서의 벽부를 테이퍼 형상으로 하면 축 방향의 소형화를 도모할 수 있다.
또한 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 터보형 압축기는, 상기 터보형 압축기에 있어서 복수의 상기 임펠러를 갖고 흡입구로부터 흡입한 유체를 상류측의 임펠러로부터 순서대로 압축하는 다단식이다.
즉, 복수의 임펠러를 갖는 다단식에 있어서, 각 임펠러로부터 송출되는 유체의 유로인 디퓨저부에서의 압력 회복 계수가 크게 되어 있기 때문에, 각 임펠러에 있어서 성능이 높아진 매우 고효율인 터보형 압축기로 할 수 있다.
본 발명의 냉동 장치는 흡입구로부터 흡입된 냉매를 압축하여 토출구로부터 유출시키는 압축기와, 상기 냉매를 응축 및 액화시켜서 액화 냉매를 송출하는 응축기와, 이 액화 냉매를 감압하는 스로틀 기구와, 응축 및 감압된 액화 냉매와 피냉각물의 사이에 열 교환을 실행하여 상기 피냉각물을 냉각하는 동시에 상기 액화 냉매를 증발 및 기화시키는 증발기를 구비하며, 상기 압축기로서 상기 기재한 어느 하나의 터보형 압축기가 이용되고 있다.
이와 같이, 냉매를 압축하여 응축기로 보내는 압축기로서, 압력 회복 계수가 높아져 양호한 성능을 발휘하는 디퓨저부를 갖는 고효율의 터보형 압축기가 이용되고 있기 때문에, 냉각 효율을 대폭 높일 수 있고, 이에 따라 냉각 성능이 우수한 냉동 장치로 할 수 있다.
본 발명은 회전하는 임펠러에 의해 유체를 압축시키는 터보형 압축기 및 그것을 구비한 냉동 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 터보형 압축기 및 그것을 구비한 냉동 장치의 구성 및 구조를 설명하는 냉동 장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예의 터보형 압축기 및 그것을 구비한 냉동 장치의 구성을 설명하는 냉동 장치의 개략적인 배관도,
도 3은 본 발명의 실시예의 터보형 압축기의 구조를 설명하는 터보형 압축기의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예의 터보형 압축기의 구조를 설명하는 압축부의 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예의 터보형 압축기의 디퓨저부의 성능을 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 터보형 압축기의 구조를 설명하는 압축부의 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 터보형 압축기의 디퓨저부의 성능을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 터보형 압축기의 구조를 설명하는 압축부의 단면도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 터보형 압축기의 구조를 설명하는 압축부의 단면도,
도 10은 종래의 터보형 압축기의 구조를 설명하는 압축부의 단면도,
도 11은 디퓨저부에서의 압력 회복 계수를 나타내는 그래프.
이하, 본 발명의 실시예의 터보형 압축기 및 그것을 구비한 냉동 장치를 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 냉동 장치의 전체 구성을 도 1 및 도 2에 의해 설명한다.
도면에 도시하는 냉동기는, 냉매와 냉수의 사이에서 열 교환을 하여 냉수를 냉각하는 동시에 냉매를 증발 및 기화하는 증발기(11)와, 증발기(11)에서 기화된 냉매를 압축하는 압축기(12)와, 압축기(12)에서 압축된 냉매를 응축 및 액화하는 응축기(13)와, 응축기(l3)에서 액화된 냉매를 감압하는 스로틀 밸브(14)와, 응축기(13)에서 액화된 냉매를 일시적으로 모아 두어 냉각하는 중간 냉각기(15)와, 응축기(13)에서 냉각된 냉매의 일부를 이용하여 압축기(12)의 윤활유를 냉각하는 유(油)냉각기(16)를 구비하고 있다.
또한, 압축기(12)에는 이것을 구동하는 모터(구동 기구)(17)가 연결되어 있다.
증발기(11), 압축기(12), 응축기(13), 스로틀 밸브(14) 및 중간 냉각기(15)는 냉매를 순환시키는 밀폐된 시스템을 구성하기 위해 주배관(18)에 의해 접속되어 있다.
압축기(12)에는 2단식(다단식)의 원심 압축기, 소위 터보 압축기가 채용되어 있고, 이 터보형 압축기(12)에는 복수의 임펠러(19)가 설치되며, 이들 임펠러(19)의 상류측 제 1단 임펠러(19a)로 냉매를 압축하고, 그 냉매를 또한 제 2단 임펠러(19b)에 도입하여 더 압축한 후 응축기(13)에 송출한다.
응축기(13)는 주응축기(13a)와 보조 응축기인 서브쿨러(13b)로 구성되고, 주응축기(13a), 서브쿨러(13b)의 순서로 냉매가 도입되지만, 주응축기(13a)에 있어서 냉각된 냉매의 일부가 서브쿨러(13b)를 거치지 않고 유냉각기(l6)로 도입되어 윤활유를 냉각한다.
또한, 그것과는 별개로, 주응축기(13a)에서 냉각된 냉매의 일부는 서브쿨러(13b)를 거치지 않고 후술하는 모터(17)의 케이싱(31)내에 도입되어, 도시하지 않은 스테이터나 코일을 냉각한다.
스로틀 밸브(14)는 응축기(13)와 중간 냉각기(15)의 사이, 중간냉각기(15)와 증발기(11)의 사이에 각각 설치되어 있고, 응축기(13)에 있어서 액화된 냉매를 단계적으로 감압(減壓)한다.
중간 냉각기(15)의 구조는 진공 용기와 동일하고, 주응축기(13a)와 서브쿨러(13b)에서 냉각되어, 스로틀 밸브(14)에서 감압된 냉매를 일시적으로 모아 두어 다시 냉각을 진행한다. 또한, 중간 냉각기(15)의 기상(氣相) 성분은 증발기(11)를 거치지 않고 바이패스 배관(23)을 통해 압축기(12)의 제 2단 임펠러(19b)에 도입된다.
다음으로, 상기 냉동 장치에 구비된 터보형 압축기(12)에 관해서 더 상술한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 터보형 압축기(12)에는 전술한 모터(17)가 일체로 설치되어 있고, 이 모터(17)의 회전 구동력에 의해 구동되도록 되어 있다.
그리고, 이 모터(17)의 회전축(35)의 회전력은 서로 맞물린 전달 기어(36, 37)에 의해 터보형 압축기(12)를 구성하는 회전축(41)에 전달되며, 이에 의해 이터보형 압축기(12)의 회전축(41)이 회전 구동되도록 되어 있다.
이 터보형 압축기(12)는, 그 일단측이 흡입구(42)로 되며, 증발기(11)로부터 흡입구(42)로 냉매가 보내어지도록 되어 있다. 이 흡입구(42)에는 흡입 베인(40)이 설치되어 있고, 이 흡입 베인(40)에 의해 흡입구(42)에서의 냉매의 흡입 용량의 제어가 실행되도록 되어 있다.
터보형 압축기(l2)에는 흡입구(42)측으로부터 순서대로 제 1단 압축부(43)와 제 2단 압축부(44)가 설치되어 있고, 이들 제 1단 압축부(43)와 제 2단 압축부(44)에는 전술한 제 1단 임펠러(19a)와 제 2단 임펠러(19b)가 설치되어 있다.
그리고, 회전축(41)이 회전됨으로써 이들 제 1단 임펠러(19a)와 제 2단 임펠러(19b)가 각각 회전되어, 증발기(11)로부터의 냉매가 흡입구(42)로부터 제 1단 압축부(43)로 흡입되고, 이 제 1단 압축부(43)의 제 1단 임펠러(19a)에 의해 압축되며, 또한 디퓨저부(46), 리턴 벤드부(47) 및 리턴 베인(48)을 갖는 복귀 유로(49)를 통해 제 2단 압축부(44)로 보내어지고, 이 제 2단 임펠러(19b)에 의해 압축되며, 그 후 디퓨저부(46)를 통과해 원주 방향을 따라 형성된 유로인 스크롤부(52)를 거쳐 토출구(53)로부터 토출되어 응축기(13)로 송출되도록 되어 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 중간 냉각기(15)로부터 보내어진 냉매는 제 2단 압축부(44)에 보내어지고, 제 1단 압축부(43)로부터 보내어지는 냉매와 함께 제 2단 압축부(44)의 제 2단 임펠러(19b)에 의해 압축되어, 전술한 바와 같이, 디퓨저부(46)를 통과해 원주 방향을 따라 형성된 유로인 스크롤부(52)를 거쳐 토출구(53)로부터 토출되어 응축기(13)로 송출되도록 되어 있다.
다음으로, 제 1단 압축부(43)와 제 2단 압축부(44)에서의 디퓨저부(46)의 구조를, 제 1단 압축부(43)의 디퓨저부(46)를 예로 들어 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 디퓨저부(46)에서는, 이 디퓨저부(46)를 형성하는 터보형 압축기(12)의 케이싱(55)으로 구성되는 제 1 벽부(56)와 구획판(57)으로 구성되는 제 2 벽부(58)가 반경 방향 바깥쪽을 향해 서로 벌어지는 형상으로 되고, 이로써 이 디퓨저부(46)는 입구(46a)로부터 출구(46b)를 향해 점차 확대되는 테이퍼 형상으로 형성되어, 디퓨저부(46)의 축 방향에 따른 폭치수가 반경 방향 바깥쪽을 향해 점차 커지도록 되어 있다.
이와 같이, 이 터보형 압축기(12)는 디퓨저부(46)가 그 입구(46a)의 폭치수(b1)에 비해 출구(46b)의 폭치수(b2)가 크게(b1<b2) 되어 있기때문에, 디퓨저부(46)의 입구(46a)와 출구(46b)에서의 종횡비가 약간 감소하는 동시에 면적비가 증가하게 된다.
이에 의해, 도 5에 도시하는 바와 같이, 이 디퓨저부(46)를 갖는 터보형 압축기(12)의 경우, 압력 회복 계수 Cp는 입구(46a)와 출구(46b)의 폭치수가 동일한 종래의 디퓨저부(6)를 갖는 터보형 압축기인 경우에 비해 좌측 경사 상방의 0.5를 상회하는 점으로 되고, 이에 따라 디퓨저부(46)의 성능이 향상되고 터보형 압축기(12)의 효율이 향상된다.
또한, 이와 마찬가지로, 제 2단 압축부(44)의 디퓨저부(46)에 있어서도, 압력 회복 계수 Cp의 향상이 도모된다.
또한, 상기 예에서는 제 1단 임펠러(19a) 및 제 2단 임펠러(19b)를 갖는 2단식(다단식)의 터보형 압축기에 관해서 설명했지만, 하나의 임펠러를 갖는 일단식의 터보형 압축기에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 구조의 터보형 압축기(12)에 의하면, 디퓨저부(46)의 입구(46a)측과 출구(46b)측에서의 축 방향의 폭치수가 입구(46a)측에 비해 출구(46b)측이 크게 되어 있기 때문에, 입구(46a)측과 출구(46b)측의 종횡비가 약간 작아지는 동시에 면적비가 커져 디퓨저부(46)에서의 압력 회복 계수 Cp를 크게 할 수 있다.
즉, 복잡한 구조로 할 필요 없이, 디퓨저부(46)에서 제 1단 임펠러(19a)와 제 2단 임펠러(l9b)로부터 송출되는 압축된 냉매의 동압을 효율적으로 정압으로 회복시킬 수 있고, 이에 의해 대형화하거나 복잡화하지 않고 압축 효율이 우수한 터보형 압축기(12)로 할 수 있다.
또한, 디퓨저부(46)를 형성하는 한 쌍의 벽부인 제 1 벽부(56) 및 제 2 벽부(58)를 테이퍼 형상으로 함으로써, 매우 용이하게 입구에 대한 출구의 폭치수를 크게 하여 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 제 1 벽부(56) 및 제 2 벽부(58)가 테이퍼 형상으로 되어 있기 때문에, 제 1단 임펠러(19a)와 제 2단 임펠러(19b)로부터 송출되는 냉매가 디퓨저부(46)에서 박리하는 불량도 없앨 수 있다.
또한, 상기 터보형 압축기(12)는, 제 1단 임펠러(l9a) 및 제 2단 임펠러(19b)를 갖는 2단식(다단식)에 있어서, 제 1단 임펠러(19a) 및 제 2단 임펠러(19b)로부터 각각 송출되는 냉매의 유로인 디퓨저부(46)에 있어서의 압력 회복 계수 Cp가 크게 되어 있기 때문에, 각 제 1단 임펠러(19a) 및 제 2단 임펠러(19b)에 있어서 성능이 높아진 매우 고효율의 터보형 압축기로 할 수 있다.
그리고, 이 터보형 압축기(12)를 구비한 냉동 장치에 의하면, 냉매를 압축하여 응축기(13)로 보내는 압축기로서, 압력 회복 계수 Cp가 높아지고 양호한 성능을 발휘하는 디퓨저부(46)를 갖는 고효율의 터보형 압축기(12)가 이용되고 있기 때문에, 냉각 효율을 대폭 높일 수 있고, 이에 의해 냉각 성능이 우수한 냉동 장치로 할 수 있다.
다음으로, 다른 실시예를 설명한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 이 디퓨저부(46)의 경우도 이 디퓨저부(46)를 형성하는 터보형 압축기(12)의 케이싱(55)으로 구성되는 제 l 벽부(56)와 구획판(57)으로 구성되는 제 2 벽부(58)가 반경 방향 바깥쪽을 향해 서로 벌어지는 형상으로 되고, 이에 의해 이 디퓨저부(46)는 입구(46a)로부터 출구(46b)를 향해 점차 확대되는 테이퍼 형상으로 형성되어 디퓨저부(46)의 폭치수가 반경 방향 바깥쪽을 향해 점차 확대되고 있다.
단, 이 디퓨저부(46)에서는 출구(46b)에서의 반경 R2를 작게 함으로써, 입구(46a)와 출구(46b)에서의 면적비는 개선 전과 동일하게 되어 있다.
즉, 이 터보형 압축기(12)는 면적비가 그 대로인 상태에서 종횡비가 감소하게 되고, 이에 의해 도 7에 도시하는 바와 같이, 이 디퓨저부(46)를 갖는 터보형 압축기(12)의 경우, 압력 회복 계수 Cp는 종래의 디퓨저부를 갖는 현상태의 터보형 압축기의 경우에 비해 좌측으로 이동하여 0.5를 상회하는 점으로 되며, 이에 의해 디퓨저부(46)의 성능이 향상되고 터보형 압축기(12)의 효율이 향상된다.
이와 같이, 상기 구조의 터보형 압축기(12)인 경우는, 이미 설명한 바와 같이, 디퓨저부(46)의 입구(46a)측과 출구(46b)측의 면적비를 변경하지 않고, 축 방향을 따른 폭치수가 입구(46a)측에 비해 출구(46b)측이 크게 되어 있기 때문에, 입구(46a)측과 출구(46b)측의 종횡비가 감소되게 되어, 디퓨저부(46)에서의 압력 회복 계수 Cp를 크게 할 수 있다.
즉, 복잡한 구조로 할 필요 없이, 디퓨저부(46)에서 제 l단 임펠러(19a)와 제 2단 임펠러(19b)로부터 송출되는 압축된 냉매의 동압을 효율적으로 정압으로 회복시킬 수 있고, 이에 의해 대형화하거나 복잡화하지 않고 압축 효율이 우수한 터보형 압축기(12)로 할 수 있다.
더욱이, 디퓨저부(46)의 입구(46a)와 출구(46b)의 면적비를 변경하지 않고, 입구(46a)의 폭치수(b1)에 비해 출구(46b)의 폭치수(b2)를 크게 한 것, 즉 출구(46b)의 폭치수(b2)를 크게 한 분출구(46b)에서의 직경 R2가 작아지기 때문에, 외경의 소형화를 도모할 수 있는 동시에 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 입구(46a)와 출구(46b)의 면적비를 변경하지 않더라도 입구(46a)에 비해 출구(46b)에서의 폭치수(b2)가 크게 되어 있기 때문에, 종횡비를 감소시키고 압력 회복 계수 Cp를 크게 하여 확실히 성능의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 예에서는, 모두, 디퓨저부(46)를 형성하는 터보형 압축기(12)의 케이싱(55)으로 구성되는 제 1 벽부(56)와 구획판(57)으로 구성되는 제 2 벽부(58)를 반경 방향 바깥쪽을 향해 서로 벌어지게 함으로써, 디퓨저부(46)를 입구(46a)로부터 출구(46b)를 향해 점차 확대되는 테이퍼 형상으로 하고, 디퓨저부(46)의 폭치수를 반경 방향 바깥쪽을 향해 점차 확대되는 구조로 했지만, 디퓨저부(46)내에서 흐름이 박리하지 않는 정도로, 입구(46a)측에 비해 출구(46b)측의 폭치수가 확대되어 있으면 압력 회복 계수 Cp를 높여 터보형 압축기(12)의 효율을 높일 수 있다.
여기서, 도 8에 도시하는 것은 구획판(57)으로 구성되는 제 2 벽부(58)만을 테이퍼 형상으로 경사시킨 것이고, 또한 도 9에 도시하는 것은 케이싱(55)으로 구성되는 제 1 벽부(56)만을 테이퍼 형상으로 경사시킨 것으로, 모두 디퓨저부(46) 내의 흐름이 박리하지 않는 정도의 테이퍼 형상으로 되어 있다.
그리고, 이들 도 8 또는 도 9에 도시한 디퓨저부(46)에 의하면, 제 1 벽부(57) 혹은 제 2 벽부(58) 중 어느 한 쪽만을 테이퍼 형상으로 하고, 다른 쪽을 회전축(41)에 대하여 수직면으로 했기 때문에, 제 1 벽부(57) 및 제 2 벽부(58)의 양쪽을 테이퍼 형상으로 하는 경우에 비해, 구조의 간략화에 따른 저비용화를 도모할 수 있다.
여기서, 구획판(57)으로 구성되는 제 2 벽부(58)를 테이퍼 형상으로 한 경우는, 리턴 벤드부(47)에서 흐름이 박리하지 않는 곡률을 확보하기 위해 구획판(57) 자체도 후방측으로 기울일 필요가 있지만, 도 9에 도시한 것은 구획판(57)으로 구성되는 제 2 벽부(58)가 회전축(41)에 대하여 수직으로 되어 있기 때문에, 리턴 벤드부(47)에서 흐름이 박리하지 않는 곡률의 확보를 위해 구획판(57)을 후방측으로 기울임으로써 축 방향의 치수가 증대하게 되는 불량을 없앨 수 있다. 이에 따라, 터보형 압축기(12)의 축 방향의 치수를 증대시키지 않고 효율 향상을 도모할 수 있다.
즉, 상기 터보형 압축기(12)에 의하면, 디퓨저부(46)를 형성하는 한 쌍의 벽부인 제 1 벽부(56) 및 제 2 벽부(58) 중 어느 한쪽만을 테이퍼 형상으로 함으로써, 매우 용이하게 입구(46a)에 대한 출구(46b)의 폭치수(b2)를 크게 하여 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 제 1 벽부(56) 혹은 제 2 벽부(58) 중 어느 한쪽만을 테이퍼 형상으로 해도 무방하므로, 더욱 간략하게 성능 향상을 도모할 수 있다.
특히, 도 9에 도시하는 것은, 전술한 바와 같이, 디퓨저부(46)와 연결되는 하류측의 유로를 갖는 임펠러(19)의 후방측에 비해 공간적으로 다소 여유가 있는 전방측에서의 벽부인 제 1 벽부(56)를 테이퍼 형상으로 한 것으로, 축 방향의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 이들 도 8 및 도 9에 도시한 디퓨저부(46)의 구조는 전술한 도 4 및 도 6에 도시한 디퓨저부(46)의 구조의 어느 것에도 적용시킬 수 있는 것은 물론이다.
또한, 상기 예에서는 디퓨저부(46)로서 베인이 설치되어 있지 않은 무베인(vaneless) 형태에 관해서 설명했지만, 이 디퓨저부(46)로서는 베인을 설치한 형태이어도 무방하다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 터보형 압축기 및 그것을 구비한 냉동 장치에 의하면, 하기의 효과를 얻을 수 있다.
청구항 1에 기재된 터보형 압축기에 의하면, 디퓨저부의 입구측과 출구측에서의 축 방향에 따른 폭치수가 입구측에 비해 출구측이 크게 되어 있기 때문에, 입구측과 출구측의 종횡비가 약간 작아지는 동시에 면적비가 커져, 디퓨저부에서의 압력 회복 계수를 크게 할 수 있다. 즉, 복잡한 구조로 할 필요 없이, 디퓨저부에서 임펠러로부터 송출되는 압축된 유체의 동압을 효율적으로 정압으로 회복시킬 수 있으며, 이에 따라 대형화하거나 복잡화하지 않고 압축 효율이 우수한 터보형 압축기로 할 수 있다.
청구항 2에 기재된 터보형 압축기에 의하면, 디퓨저부의 입구와 출구의 면적비를 변경하지 않고 입구의 폭치수에 비해 출구의 폭치수를 크게 한 것, 즉 출구의 폭치수를 크게 한 분출구에서의 직경이 작아진 것으로, 외경의 소형화를 도모할 수 있는 동시에, 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 입구와 출구의 면적비를 변경하지 않아도 입구에 비해 출구에서의 폭치수가 크게 되어 있기 때문에, 종횡비를 감소시켜 압력회복 계수를 크게 하여 확실히 성능의 향상을 도모할 수 있다.
청구항 3에 기재된 터보형 압축기에 의하면, 디퓨저부를 형성하는 한 쌍의 벽부를 테이퍼 형상으로 함으로써, 매우 용이하게 입구에 비해 출구의 폭치수를 크게 하여 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 벽부가 테이퍼 형상으로 되어 있기 때문에, 임펠러로부터 송출되는 유체가 디퓨저부에서 박리하는 불량도 없앨 수 있다.
청구항 4에 기재된 터보형 압축기에 의하면, 디퓨저부를 형성하는 한 쌍의 벽부 중 어느 한쪽만을 테이퍼 형상으로 함으로써, 매우 용이하게 입구에 비해 출구의 폭치수를 크게 하여 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 한쪽의 벽부만을 테이퍼 형상으로 해도 무방하므로, 더욱 간략하게 성능 향상을 도모할 수 있다.
특히, 디퓨저부와 연통되는 하류측의 유로를 갖는 임펠러의 후방측과 비교하여 공간적으로 다소 여유가 있는 임펠러의 전방측에서의 벽부를 테이퍼 형상으로 하면, 축 방향의 소형화를 도모할 수 있다.
청구항 5에 기재된 터보형 압축기에 의하면, 복수의 임펠러를 갖는 다단식에 있어서 각 임펠러로부터 송출되는 유체의 유로인 디퓨저부에서의 압력 회복 계수가 커지기 때문에, 각 임펠러에 있어서 성능이 높아진 매우 고효율의 터보형 압축기로 할 수 있다.
청구항 6에 기재된 냉동 장치에 의하면, 냉매를 압축하여 응축기로 보내는 압축기로서, 압력 회복 계수가 높아져 양호한 성능을 발휘하는 디퓨저부를 갖는 고효율 터보형 압축기가 이용되고 있기 때문에, 냉각 효율을 대폭 높일 수 있고, 이에 따라 냉각 성능이 우수한 냉동 장치로 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 흡입구 및 토출구가 설치된 케이싱과, 구동 기구에 의해 회전 구동되는 회전축과, 상기 회전축에 일체적으로 설치된 임펠러와, 상기 임펠러의 외주측에서 한 쌍의 벽부에 의해 형성되고 상기 임펠러의 회전에 의해 외주측으로 송출되는 유체의 유로인 디퓨저부를 갖고, 상기 구동 기구에 의해 상기 회전축과 함께 회전되는 상기 임펠러에 의해 상기 흡입구로부터 유체를 흡입하고 압축하여 상기 디퓨저부를 거쳐 상기 토출구로부터 토출시키는 터보형 압축기에 있어서,
    상기 디퓨저부는 그 축 방향에 따른 폭치수가 상기 임펠러로부터 송출되는 유체의 입구에 비해 외주측의 출구가 크게 되어 있는
    터보형 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디퓨저부의 입구와 출구의 면적비를 변경하지 않고 입구의 폭치수에 비해 출구의 폭치수가 크게 되어 있는
    터보형 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디퓨저부를 형성하는 한 쌍의 벽부가 입구로부터 출구를 향해 점차 벌어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는
    터보형 압축기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디퓨저부를 형성하는 한 쌍의 벽부내의 어느 한쪽의 벽부가 입구로부터 출구를 향해 다른 쪽 벽부에 대하여 점차 벌어지는 테이퍼 형상으로 되어 있는
    터보형 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 임펠러를 갖고, 흡입구로부터 흡입된 유체를 상류측의 임펠러로부터 순차적으로 압축하는 다단식인
    터보형 압축기.
  6. 흡입구로부터 흡입된 냉매를 압축하여 토출구로부터 유출시키는 압축기와, 상기 냉매를 응축 및 액화시켜 액화 냉매를 송출하는 응축기와, 상기 액화 냉매를 감압하는 스로틀 기구와, 응축 및 감압된 액화 냉매와 피냉각물 사이에서 열 교환을 하여 상기 피냉각물을 냉각하는 동시에 상기 액화 냉매를 증발 및 기화시키는 증발기를 구비하여 구성되는 냉동 장치에 있어서,
    상기 압축기로서 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 터보형 압축기가 이용되는
    냉동 장치.
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