KR0152412B1

KR0152412B1 - 공기조화기

Info

Publication number: KR0152412B1
Application number: KR1019950001183A
Authority: KR
Inventors: 김종엽
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 1998-11-02
Also published as: KR960029724A

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 오일분리기, 압축기의 흡입측에 순차적으로 설치된 제1액분리기와 제2액분리기, 상기 오일분리기에서 분기되어 상기 제1액분리기와 제2액분리기 사이로 연결된 회수관을 포함한다. 회수관(16)에는 오일분리기(10)에서 분리되어 제1액분리기(20)와 제2액분리기(21) 사이로 회수되는 오일의 양을 조절하도록 유량조절장치(17)가 설치된다. 오일분리기(10)에는 냉매가스와 오일의 진행 방향을 따라 분산판(11), 망(12), 원심분리판(13)이 차례로 배치되되, 원심분리판(13)에는 다수의 원심분리구멍(13a)이 원심분리판(13)의 중앙에서 소정거리 이격되어 오일이 원심 분리된다. 따라서 오일 분리기에서 오일의 분리 능력을 향상시킴과 동시에 분리된 오일을 일정하게 압축기로 회수시킬 수 있다.

Description

공기조화기

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기에서 토출된 오일의 분리 및 회수구조에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 제1도에 도시된 것처럼 실내를 냉난방하는 실내기(A)와 실외기(B)로 구분된다. 즉, 압축기(1), 전환밸브(2), 실외열교환기(3), 감압기(4), 실내열교환기(5), 그리고 액분리기(6)가 순차적으로 연결된다. 여기서 실내열교환기(5)는 실내기(A)에 설치되고 나머지는 실외기(B)에 설치된다.

이처럼 구성된 종래의 공기조화기는 냉방시 압축기(1)에서 나온 고온 고압의 냉매가스가 실외열교환기(3)를 지나면서 외기로 열을 방출하여 액체냉매로 되고, 이 냉매는 감압기(4)를 지나면서 팽창되어 실내열교환기(5)로 유입된다. 한편 유입된 냉매는 실내의 열을 흡수하여 냉방함과 동시에 기체 상태로 증발하여 액분리기(6)를 지나 압축기(1)로 순환되면서 냉방사이클이 된다. 또한 난방시에는 전환밸브(2)에서 유로가 바뀌면서 역순으로 냉매가스가 순환되어 실내가 난방되는 난방사이클이 된다.

그러나 악조건에서 운전될 때 즉 실내온도가 낮은 상태에서 냉방이 수행되거나 또는 실외온도가 낮은 상태에서 난방운전의 기동초기에 압축기(1)로 부터 오일이 다량 토출되어 냉난방사이클이 수행된다. 따라서 압축기(1) 내부에 오일이 부족하게 되어 압축기 내부의 윤활작용이 원활하지 못하고 마모가 심각하게 발생되는 문제가 있었다.

본 발명자는 이러한 점을 감안하여 압축기 출구측에 오일분리기를 설치하여 냉난방사이클로 순환되는 오일을 최대한 회수하는 장치(국내 특허출원 제93-29082호)를 선출원 중에 있다.

본 발명은 위 선출원된 장치에서 회수되는 오일의 회수율을 높이기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 오일분리기에서 오일의 분리 능력을 향상시킴과 동시에 분리된 오일을 일정하게 압축기로 회수시킴으로써 압축기의 토출압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 공기조화기를 제공하는 것이다.

제1도는 종래 공기조화기의 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 공기조화기의 사이클 구성도.

제3도는 제2도에 도시된 본 발명에 따른 공기조화기의 요부 발췌 단면도.

제4도는 한냉 낭방시 본 발명과 종래 기술의 오일 순환량을 나타낸 선도.

제5도는 표준 난방시 본 발명과 종래 기술의 오일 순환량을 나타낸 선도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 압축기 2 : 전환밸브

3 : 실외열교환기 4 : 감압기

5 : 실내열교환기 10 : 오일분리기

16 : 회수관 20,21 : 제1,2액 분리기

23 : 스탠드 파이프 24,25, : 오일회수구멍

위 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압축기의 토출측에 설치된 오일분리기, 압축기의 흡입측에 순차적으로 설치된 제1액분리기와, 제2액분리기, 상기 오일분리기에서 분기되어 상기 제1액분리기와 제2액분리기 사이로 연결된 회수관을 갖춘 공기조화기에 있어서, 상기 회수관에는 상기 오일분리기에서 분리되어 상기 제1액분리기와 제2액분리기 사이로 회수되는 오일의 양을 조절하도록 유량조절장치가 설치되고, 상기 오일분리기에는 냉매가스와 오일의 진행 방향을 따라 분산판, 망, 원심분리판이 차례로 배치되되, 상기 원심분리판에는 다수의 원심분리구멍이 원심분리판의 중앙에서 소정거리 이격되어 오일이 원심 분리되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 공기조화기의 사이클 구성도이다. 제1도에 도시된 종래의 공기조화기와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 사용하여 설명한다. 본 발명이 종래와 다른 점은 압축기(1)의 토출구 측에 오일분리기(10)를 설치하고 또한 입구측에는 제1,2액분리기(20)(21)를 순차적으로 직결 배치한 것이다. 그리고 오일분리기(10)에서 분리된 오일이 별도의 회수관(16)을 거쳐 제1,2액분리기(20)(21) 사이로 연결된 다음 제2액분리기(21)를 통하여 압축기(1)로 회수된다.

이 때 회수관(16)에는 유량조절장치(17)가 설치되어 압축기(1) 입, 출구측 사이의 압력차가 보상된다. 따라서 회수되는 오일이 압력차로 인하여 순간적으로 이동되어 제2액분리기(21)로 빨려 들어가는 것이 방지된다. 즉, 오일분리기(10)에서 분리된 오일은 유량조절장치(17)를 거치는 동안 유량이 조절되어 항상 일정량의 유량이 제2액분리기(21)쪽으로 흘러 들어가는 것이다. 이는 압축기(1)의 출구측에서 토출된 냉매가스가 회수되는 오일과 함께 회수관(16)을 통해서 다시 압축기(1)에 흡입되는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 제3도에 도시된 것처럼 오일분리기(10)의 내부에는 냉매가스가 지나는 방향을 따라 분산판(11), 망(12), 원심분리판(13), 회수판(14)이 차례로 배치된다. 원심분리판(13)에는 다수의 원심분리구멍(13a)이 형성되는 데, 이 원심분리구멍(13a)은 원심분리판(13)의 중앙에서 소정거리 이격되어 동심원 상에 배치된다. 따라서 압축기(1)에서 토출된 냉매가스와 오일이 오일분리기(10)를 통과하면서 서로 분리된 다음 오일은 회수관(16)과 제2액분리기(21)를 거쳐 압축기(1)로 회수되고 냉매가스는 스탠드파이프(15)를 통하여 사이클 내로 순환된다. 이 때 압축기(1)에서 나온 냉매가스와 분무 상태의 오일은 원심분리기(10)의 분산판(11)을 통과하면서 분산되고, 망(12)을 지나면서 분무상태의 오일은 액적의 오일로 서로 뭉치게 된다. 이렇게 분산판(11)과 망(12)을 통과한 냉매가스와 오일은 원심분리판(13)을 지나면서 원심 분리된다. 즉 원심분리판(13)에는 원심분리구멍(13a)이 동심원상으로 배치되어 있기 때문에 냉매가스와 오일은 원심분리판(13)을 통과하면서 선회운동을 하는 데, 가벼운 냉매가스에 작용하는 원심력은 작기 때문에 곧 바로 스탠드 파이프(15)로 유입되고 상대적으로 무거운 오일에는 비교적 큰 원심력이 작용하기 때문에 바깥으로 분리되어 회수관(16)으로 유입된다. 또한 회수판(14)에는 다수의 회수구멍(14a)이 형성된다.

한편, 제1,2액 분리기(20)(21)의 내부에는 상부에 분산판(22)이 설치되고, 스탠드파이프(23)가 인입되어 액체냉매가스를 분리하여 저장한다. 이 때 제1액분리기(20)에 있는 스탠드파이프(23)는 상하측으로 오일 회수구멍(25)(24)이 형성된다. 즉, 제1액분리기(20)의 내부에 액체 상태의 냉매가 많이 쌓일 경우 오일은 가벼우므로 부상되어 위에는 오일이 아래에는 액체 냉매가 위치되는 층분리 현상이 발생한다. 여기서 위의 오일은 상부에 형성된 오일 회수구멍(25)을 통하여 압축기(1)로 회수된다.

이처럼 구성된 본 발명에 따른 공기조화기의 작용을 설명하면 다음과 같다. 냉방시 압축기(1)에서 토출된 고온 고압의 냉매가스와 오일이 오일분리기(10)로 유입되면 분산판(11)을 거쳐 망(12)을 통과한다. 이 때 오일은 분무 상태이므로 망(12)을 통과하면서 액적 상태로 뭉치게 된다.

한편, 액적의 오일과 냉매가스는 원심분리판(13)을 통과하면서 선회운동을 하여 탈수와 같은 원심분리 현상이 일어난다. 이 때 냉매가스는 스탠드파이프(15)를 통하여 사이클 내를 순환하게 되고 오일은 원심 분리되어 회수판(14)를 통과한다. 한편 오일은 회수판(14)을 통과하면서 안정화된 상태로 회수관(16)으로 향한 다음 유량조절장치(17)에서 압력이 감압된 상태로 제1,2액분리기(20)(21) 사이로 유입되어 제2액 부리기(21)를 통하여 압축기(1)로 들어가 윤활작용을 한다.

한편, 스탠드파이프(15)로 토출된 냉매가스는 실외열교환기(3)를 지나며 주위 공기로 열을 방출하여 응축된다. 응축된 냉매는 감압기(4)를 지나면서 팽창되어 실내열교환기(5)로 유입된다. 이 때 냉매는 실내열교환기(5)에서 증발하면서 주위의 열을 빼앗기 때문에 실내의 냉방이 수행된다. 이렇게 증발된 냉매가스는 전환밸브(2)를 지나 제1액분리기(20)를 거쳐 오일분리기(10)에서 회수된 오일과 합류하여 제2액분리기(21)를 지나 압축기(1)로 유입된다.

한편, 난방시에는 고온 고압의 냉매가스가 압축기(1)에서 토출되며, 냉매가스와 함께 토출된 오일은 오일분리기(10)에서 분리되어 제2액분리기(21)로 향하고, 냉매가스는 전환밸브(2)를 거쳐 실내열교환기(5)로 유입되어 실내로 열을 방출하면서 응축되어 감압기(4)를 지나면서 팽창된 다음 실외열교환기(3)으로 유입된다. 유입된 냉매는 실외로부터 열을 흡수하여 증발하고, 전환밸브(2)를 지나 제1액분리기(20)를 거쳐 오일과 합류한 뒤 제2액분리기(21)를 지나 압축기(1)로 유입된다.

한편, 실외가 추운 한냉 난방시에는 실외가 차서 열원이 부족하므로 냉매가 충분히 증발하지 못하고 포화상태로 제1액분리기(20)로 유입된다. 즉 냉매는 액체와 기체 상태로 유입된다. 이때 제1액분리기(20)에는 액체 상태의 냉매가 많이 채워진다. 이런 상태에서 오일분리기(10)에서 회수되지 못하고 난방 사이클내를 순환하는 오일이 제1액분리기(20)로 유입될 수가 있는데, 이 경우 오일이 액체냉매보다 가볍기 때문에 오일이 부상하는 층분리 현상이 발생된다. 이때 부상된 오일이 스탠드파이프(23)의 상측에 형성된 오일회수구멍(25)으로 빠져서 제2액분리기(21)를 거쳐 압축기(1)로 회수되므로 압축기(1)의 윤활작용에 지장을 초래하지 않는다.

그리고 액체 상태의 냉매는 제1액분리기(20)에서 다량 걸러지고 또한 제2액분리기(21)에서 재차 걸러지므로 압축기(1)로 유입되지 않아 과압축이 발생되지 않는다.

제4도는 한냉 난방시 본 발명의 공기조화기와 종래 공기조화기의 오일순환량을 나타낸 선도다. 즉, 외기온도가 -10℃인 한냉 난방시 오일분리기(10)에서 걸러지지 않고 난방사이클 내를 순환하는 오일순환량을 나타낸 것이다. (a)는 본 발명을 나타낸 것으로, 초기 가동부터 20분 동안 오일이 순환되지 않는다. 반면에 (b)에 도시된 종래의 공기조화기에서는 20분 동안에 160cc 정도가 순환됨을 알 수 있다. 따라서 본 발명은 한냉 난방시 압축기가 초기에 구동될 때 오일회수율이 향상되므로 압축기의 윤활작용이 향상되고 토출압의 과도한 상승을 방지할 수 있다.

한편 제5도는 표준 난방시 본 발명의 공기조화기와 종래 공기조화기의 오일 순환량을 나타낸 선도이다. (a)는 본 발명을 나타낸 것으로, 오일 순환량이 서서히 증가되는 반면에, (b)에서는 오일 순환량이 급격히 증가되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 표준 난방시 오일 순환량이 서서히 증가하므로 압축기의 윤활작용에 무리가 발생하지 않게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 공기조화기에 의하면, 오일분리기에서 오일이 원심 분리되므로 오일의 분리 능력을 향상시킴과 동시에 회수관의 유량조절장치를 통해서 분리된 오일을 일정하게 압축기로 회수시킬 수 있다. 따라서 사이클 내를 순환하는 오일의 양을 감소시킴과 동시에 압축기에는 항상 충분한 양의 오일이 존재하므로 압축기의 윤활, 냉각, 마모방지 등의 효과를 거둘 수 있다.

Claims

압축기의 토출측에 설치된 오일분리기, 압축기의 흡입측에 순차적으로 설치된 제1액분리기와 제2액분리기, 상기 오일분리기에서 분기되어 상기 제1액분리기와 제2액분리기 사이로 연결된 회수관을 갖춘 공기조화기에 있어서, 상기 회수관(16)에는 상기 오일분리기(10)에서 분리되어 상기 제1액분리기(20)와 제2액분리기(21) 사이로 회수되는 오일의 양을 조절하도록 유량조절장치(17)가 설치되고, 상기 오일분리기(10)에는 냉매가스와 오일의 진행 방향을 따라 분산판(11), 망(12), 원심분리판(13)이 차례로 배치되되, 상기 원심분리판(13)에는 다수의 원심분리구멍(13a)이 원심분리판(13)의 중앙에서 소정거리 이격되어 오일이 원심 분리되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.